KR101802000B1 - 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 방법 및 회로 - Google Patents

배터리/셀을 적응적으로 충전하는 방법 및 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR101802000B1
KR101802000B1 KR1020127033330A KR20127033330A KR101802000B1 KR 101802000 B1 KR101802000 B1 KR 101802000B1 KR 1020127033330 A KR1020127033330 A KR 1020127033330A KR 20127033330 A KR20127033330 A KR 20127033330A KR 101802000 B1 KR101802000 B1 KR 101802000B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
charge
cell
charging
relaxation time
Prior art date
Application number
KR1020127033330A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130120378A (ko
Inventor
나딤 말루프
데니아 갠투스
프레드 버코위츠
Original Assignee
큐노보 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 큐노보 인코포레이티드 filed Critical 큐노보 인코포레이티드
Publication of KR20130120378A publication Critical patent/KR20130120378A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101802000B1 publication Critical patent/KR101802000B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H02J7/007184—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명들은, 일 양태에서, 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다. 또 다른 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 부분 완화 시간을 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다. 또한, 또 다른 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간을 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다. 또 다른 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 충전 상태를 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다.

Description

배터리/셀을 적응적으로 충전하는 방법 및 회로{METHOD AND CIRCUITRY TO ADAPTIVELY CHARGE A BATTERY/CELL}
본 비-가출원은 (1) "Method and Circuitry to Control the Charging of a Rechargeable Battery" 란 발명의 명칭으로, 2010년 5월 21일자에 출원된 미국 가특허출원 번호 제 61/346,953 호, (2) "Method and Circuitry to Measure the State of Charge and Impedance of a Rechargeable Battery and to Adaptively Control the Charging of Same" 란 발명의 명칭으로, 2010년 6월 24일자에 출원된 미국 가특허출원 번호 제 61/358,384 호, (3) "Method and Circuitry to Adaptively Charge a Rechargeable Battery" 란 발명의 명칭으로, 2010년 7월 27일자에 출원된 미국 가특허출원 번호 제 61/368,158 호, (4) "Method and Circuitry to Adaptively Charge a Battery/Cell" 란 발명의 명칭으로, 2011년 2월 4일자에 출원된 미국 가특허출원 번호 제 61/439,400 호, 및 (5) "Method and Circuitry to Charge a Battery/Cell Using the State of Health Thereof and Measure the State of Health of a Battery/Cell" 란 발명의 명칭으로, 2011년 3월 27일자에 출원된 미국 가특허출원 번호 제 61/468,051 호에 대해 우선권을 주장한다 (이하, "미국 가특허 출원들"로 총칭함; 이 미국 가특허 출원들은 본원에 전체적으로 참조로 포함된다).
본 발명들은 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 방법들 및 회로에 관한 것이다.
특히, 일 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다. 여전히, 또 다른 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 부분 완화 시간을 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다. 또 다른 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간을 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다. 또 다른 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 충전 상태를 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다. 또 다른 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 잔존수명 상태를 나타내는 데이터를 이용하여 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다.
일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (예를 들어, 충전 및/또는 방전 신호의 형태 (있다면), 그의 진폭, 그의 지속기간, 그의 듀티 사이클 및/또는 휴지 기간 (있다면) 을 포함한) 그의 특성들을 포함한, 배터리/셀의 단자들에 인가되는 충전 전류 신호(들) 을 변화시키거나, 조정하거나, 제어하거나 및/또는 변경시키기 위해서, (이하 설명하는) 어떤 제약들 또는 요구사항과 관련하는 이런 데이터를 이용하거나 및/또는 채용한다.
어떤 실시형태들에서, 적응적 충전 회로 및 기법들과 관련한 2가지 고려사항들은 (i) 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키는 것, 및 (ii) 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키는 것을 포함한다. 이와 관련하여, 실질적인 이유들로, 배터리/셀은 주어진 시간 기간 (예를 들어, 최대 허용 시간 기간) 내에 충전된다. 일반적으로, 사양 값은 애플리케이션에 따라서 정의되거나 또는 선택된다. 예를 들어, 소비자 애플리케이션들에 채용되는 배터리들에 있어 대략 2 내지 4 시간이며, 수송 애플리케이션들에서 채용되는 배터리들에 있어, 8 시간까지일 수도 있다. 이것은 충전 기간의 지속기간에 걸친 순수 유효 평균 충전 전류에 대한 사양을 초래한다.
게다가, 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 또는 증가시키기 위해, (i) 더 낮은 전류에서 배터리/셀을 충전하거나 및/또는 (ii) 어떤 전하도 배터리/셀에 인가 또는 주입되지 않는 (예를 들어, 충전 신호들 또는 패킷들 사이의) 충전의 기간들 사이에 또는 내에 휴지 기간들을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 어떤 양태들에서, 본 발명들의 충전 회로는 (예를 들어, 충전 동작의 열화 메카니즘들을 최소화하거나 및/또는 감소시킴으로써) (i) 배터리/셀의 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키고자 하며, (ii) 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키고자 하는 적응적 기법들을 구현한다.
또한, 본 발명들은 예를 들어, 배터리/셀의 단자 전압 (및/또는 그 안에서의 변화들), 배터리/셀의 충전 상태 (및/또는 그 안에서의 변화들), 및/또는 배터리/셀의 완화 시간 (및/또는 그 안에서의 변화들), 배터리/셀의 잔존수명 (health) 상태 (및/또는 그 안에서의 변화들) 을 포함하는, 배터리/셀의 특성들 또는 파라미터들을 추정하거나, 측정하거나, 계산하거나, 평가하거나 및/또는 결정하는 기법들 또는 방법들에 관한 것이다. 특히, 배터리/셀의 특성들 또는 파라미터들 (예를 들어, 충전 상태, 완화 시간, 임피던스, 잔존수명 상태 및/또는 단자 전압) 을 나타내는 데이터는 온도에 의존할 수도 있다. 배터리를 적응적으로 충전하는 회로 및 기법들과 관련하는, 이하의 설명에서와 같은 이유로, 온도에 의존할 수도 있음은 명백할 것이다. 이에 따라서, 아래에서 온도가 반드시 언급하지는 않을 수도 있지만, 이런 데이터는 배터리의 온도에 의존할 수도 있다.
본원에서 많은 발명들이 설명되고 도시된다. 본 발명들은 임의의 단일 양태 또는 그의 실시형태에 한정되지 않으며, 또한 이런 양태들 및/또는 실시형태들의 임의의 조합들 및/또는 치환들에도 한정되지 않는다. 더욱이, 본 발명들, 및/또는 그 실시형태들의 양태들 각각은 단독으로 또는 본 발명들 및/또는 그 실시형태의 다른 양태들 중 하나 이상과 조합하여 채용될 수도 있다. 간결성을 위해, 이들 치환들 및 조합들의 많은 것들은 본원에서 따로 설명되지 않는다.
중요하게는, 본 요약은 본 출원 또는 이의 계속/분할 출원들에서의 청구항들에 의해 보호되는 본 발명들을 반영하거나 연관되지 않을 수도 있다. 본 요약이 본원의 청구항들에 의해 보호되는 본 발명들을 반영하거나 또는 연관되더라도, 본 요약은 본 발명들의 범위를 포괄하지 않을 수도 있다.
제 1 원리 양태에서, 본 발명들은 배터리를 적응적으로 충전하는 방법에 관한 것으로서, 상기 배터리는 적어도 2 개의 단자들을 포함하며, 본 방법은 충전 신호를 배터리의 단자에 인가하는 단계를 포함하며, 상기 충전 신호는 복수의 충전 패킷들을 포함하며, 상기 각각의 충전 패킷은 적어도 하나의 펄스 (예를 들어, 적어도 하나의 충전 펄스 또는 적어도 하나의 방전 펄스) 를 포함한다. 또한, 본 방법은 배터리의 단자들에서의 전압을 측정하는 단계 및 배터리의 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 완화 시간은 (i) (a) 충전 신호의 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스의 끝 및/또는 (b) 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압 변화의 피크에 대응하는 시간과, (ii) 배터리/셀의 단자들에서의 전압이 적어도 미리 결정된 전압 (예를 들어, 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압 변화의 피크의 5% 또는 10% 보다 작거나 같은 전압) 까지 감쇠될 때에 대응하는 시간 사이의 시간의 양이다. 본 방법은 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시킨다.
또한, 본 양태의 일 실시형태에서, 본 방법은 완화 시간이 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 큰지 여부를 결정하는 단계를 포함하며, 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계는 완화 시간이 미리 결정된 범위를 초과하거나 및/또는 미리 결정된 값보다 클 때 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계를 더 포함한다. 여기서, 미리 결정된 범위 및/또는 미리 결정된 값은 배터리의 충전 동안 배터리의 충전 상태 및/또는 배터리의 잔존수명 상태의 변화들에 따라 동적으로 변할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계는 복수의 충전 패킷들의 시간적으로 연속적인 충전 패킷들의 펄스들 사이의 시간의 양을 변화시키는 단계를 더 포함한다. 사실대로 말하자면, 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계는 복수의 충전 패킷들의 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스의 진폭 및/또는 지속기간을 변경시키는 단계를 포함할 수도 있다.
특히, 본 양태의 일 실시형태에서, 각각의 충전 패킷은 적어도 하나의 충전 펄스 및 적어도 하나의 방전 펄스를 포함한다. 더욱이, 각각의 충전 패킷은 각각의 충전 패킷의 최종 펄스의 마지막에 휴지 기간을 포함할 수 있으며, 본 방법은 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하여 (i) 각각의 충전 패킷의 적어도 하나의 충전 펄스 및/또는 적어도 하나의 방전 펄스의 진폭들 및/또는 펄스 폭들, 및 (ii) 휴지 기간의 시간의 길이를 적응시키는 단계를 더 포함한다.
제 2 원리 양태에서, 본 발명들은 배터리를 적응적으로 충전하는 방법에 관한 것으로서, 본 방법은 충전 신호를 배터리의 단자에 인가하는 단계로서, 상기 충전 신호는 복수의 충전 패킷들을 포함하며, 상기 각각의 충전 패킷은 적어도 하나의 펄스를 포함하는, 상기 인가하는 단계, 및 배터리의 단자들에서의 전압을 측정하는 단계를 포함한다. 본 방법은 배터리의 제 1 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 1 완화 시간은 (i) (a) 충전 신호의 제 1 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스의 끝 및/또는 (b) 제 1 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압 변화의 피크에 대응하는 시간과, (ii) 배터리/셀의 단자들에서의 전압이 적어도 제 1 미리 결정된 전압 (예를 들어, 제 1 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 제 1 배터리의 단자들에서의 전압 변화의 피크의 5% 또는 10% 보다 작거나 또는 같은 전압) 까지 감쇠할 때에 대응하는 시간 사이의 시간의 양이다.
또한, 본 발명들의 본 양태의 방법은 배터리의 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 완화 시간은 (i) (a) 충전 신호의 제 2 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스의 끝에 대응하는 시간 및/또는 (b) 제 2 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압 변화의 피크에 대응하는 시간과, (ii) 배터리/셀의 단자들에서의 전압이 적어도 제 2 미리 결정된 전압 (예를 들어, (1) 제 2 충전 패킷 이후 일정하거나 또는 실질적으로 일정한 전압, 및/또는 (2) 제 2 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압 변화의 피크의 50% 보다 큰 전압 및/또는 (3) 제 2 완화 시간이 제 2 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압의 감쇠의 형태 (form), 형상 및/또는 레이트에 기초하거나 또는 이용하여 결정될 수 있는 전압인 전압) 까지 감쇠하는 것에 대응하는 시간 사이의 시간의 양이다.
또한, 본 방법은 제 1 완화 시간 및 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계를 포함한다.
본 발명들의 본 양태의 일 실시형태에서, 본 방법은 제 1 완화 시간이 제 1 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 제 1 미리 결정된 값보다 큰지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하며, 제 1 완화 시간이 제 1 미리 결정된 범위를 초과하거나 및/또는 제 1 미리 결정된 값보다 클 때, 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 본 방법의 단계는 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계를 더 포함한다. 제 1 미리 결정된 범위 및/또는 제 1 미리 결정된 값은 배터리의 충전 동안 배터리의 충전 상태 및/또는 배터리의 잔존수명 상태의 변화들에 따라 동적으로 변할 수도 있다.
본 발명들의 본 양태의 또 다른 실시형태에서, 본 방법은 제 2 완화 시간이 제 2 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 제 2 미리 결정된 값보다 큰지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하며, 제 2 완화 시간이 제 2 미리 결정된 범위를 초과하거나 및/또는 제 2 미리 결정된 값보다 더 클 때, 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 본 방법의 단계는 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계를 더 포함한다. 여기서, 제 2 미리 결정된 범위 및/또는 제 2 미리 결정된 값은 배터리의 충전 동안 배터리의 충전 상태 및/또는 배터리의 잔존수명 상태의 변화들에 따라 동적으로 변할 수도 있다.
특히, 배터리의 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하는 단계는 배터리의 과전위 (overpotential) 를 결정하는 단계를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 일 실시형태에서, 본 방법은 배터리의 과전위가 제 2 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 제 2 미리 결정된 값보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 과전위가 제 2 미리 결정된 범위를 초과하거나 및/또는 제 2 미리 결정된 값보다 더 클 때, 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 본 방법의 단계는 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계를 더 포함한다. 또, 제 2 미리 결정된 범위 및/또는 제 2 미리 결정된 값은 배터리의 충전 동안 배터리의 충전 상태 및/또는 배터리의 잔존수명 상태의 변화들에 따라 동적으로 변할 수도 있다.
일 실시형태에서, 제 1 완화 시간을 나타내는 데이터를 이용하여 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계는 복수의 충전 패킷들의 시간적으로 연속적인 충전 패킷들의 펄스들 사이의 시간의 양을 변화시키는 단계를 포함한다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 제 1 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계는 복수의 충전 패킷들의 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스의 진폭 및/또는 지속기간을 변화시키는 단계를 포함한다.
특히, 일 실시형태에서, 충전 신호를 배터리의 단자에 인가하는 단계는, 복수의 충전 패킷들을 인가하는 단계를 더 포함하며, 상기 각각의 충전 패킷은 적어도 하나의 충전 펄스 및 적어도 하나의 방전 펄스를 포함한다. 여기서, 충전 패킷은 각각의 충전 패킷의 최종 펄스의 마지막에서 휴지 기간을 더 포함할 수도 있으며, 이 상황들 하에서, 본 방법은,
제 1 완화 시간 및 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하여, (i) 각각의 충전 패킷의 적어도 하나의 충전 펄스 및/또는 적어도 하나의 방전 펄스의 진폭들 및/또는 펄스 폭들, 및 (ii) 휴지 기간의 시간의 길이를 적응시키는 단계, 또는, 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하여, (i) 각각의 충전 패킷의 적어도 하나의 충전 펄스 및/또는 적어도 하나의 방전 펄스의 진폭들 및/또는 펄스 폭들, 및 (ii) 휴지 기간의 시간의 길이를 적응시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 단계는 충전 신호의 피크 전류를 변화시키거나 및/또는 충전 패킷들 내 하나 이상의 펄스들의 듀티 사이클을 변화시키는 단계를 포함한다.
제 3 원리 양태에서, 본 발명들은 충전 회로 및 측정 회로에 커플링되어, (i) 측정 회로로부터 배터리의 단자들에서의 전압을 나타내는 데이터를 수신하고 하나 이상의 제어 신호들을 충전 회로로 전송하도록 구성되는 제어 회로를 포함하는, 배터리를 적응적으로 충전하는 장치에 관한 것으로, 상기 제어 회로는 (i) 배터리의 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하고, (ii) 완화 시간을 나타내는 데이터를 이용하여 하나 이상의 제어 신호들을 발생시켜 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키도록 구성되며, 상기 완화 시간은 배터리/셀의 단자들에서의 전압이 미리 결정된 전압 (예를 들어, 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압 변화의 피크의 10% 보다 작거나 또는 같은 전압) 까지 감쇠하는 시간의 양이다.
또한, 본 장치는, 배터리에 커플링되어 충전 신호를 생성하고 충전 신호를 배터리의 단자에 인가하는 충전 회로로서, 상기 충전 신호는 복수의 충전 패킷들을 포함하며, 상기 각각의 충전 패킷은 적어도 하나의 펄스를 포함하는, 상기 충전 회로, 및 배터리에 커플링되어 배터리의 단자들에서의 전압을 측정하는 측정 회로를 포함할 수도 있다.
본 발명들의 본 양태의 제어 회로는 완화 시간이 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 큰지 여부를 결정할 수도 있으며, 완화 시간이 미리 결정된 범위를 초과하거나 및/또는 미리 결정된 값보다 클 때, 제어 회로는 하나 이상의 추가적인 제어 신호들을 발생하여 하나 이상의 추가적인 제어 신호들을 충전 회로에 제공함으로써, 후속 충전 패킷들에 기인하는 배터리의 완화 시간이 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작도록, 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 응답적으로 (responsively) 변화시킨다. 미리 결정된 범위 및/또는 미리 결정된 값은 배터리의 충전 동안 배터리의 충전 상태 및/또는 배터리의 잔존수명 상태의 변화들에 따라 동적으로 변할 수도 있다.
제 4 원리 양태에서, 본 발명들은 충전 회로 및 측정 회로에 커플링되어, (i) 측정 회로로부터 배터리의 단자들에서의 전압을 나타내는 데이터를 수신하고 하나 이상의 제어 신호들을 충전 회로로 전송하도록 구성되는 제어 회로를 포함하는, 배터리를 적응적으로 충적하는 장치에 관한 것으로, 상기 제어 회로는, 배터리의 제 1 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하는 구성으로서, 상기 제 1 완화 시간은 배터리/셀의 단자들에서의 전압이, 제 1 충전 패킷에 응답하여, 제 1 미리 결정된 전압 (예를 들어, 제 1 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압 변화의 피크의 10% 보다 작거나 같은 전압) 까지 감쇠되는 시간의 양인, 상기 제 1 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하는 구성,
배터리의 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하는 구성으로서, 상기 제 2 완화 시간은 배터리/셀의 단자들에서의 전압이 제 2 충전 패킷에 응답하여, 적어도 제 2 미리 결정된 전압 (예를 들어, 제 2 충전 패킷 이후 및 충전 신호가 배터리에 인가되지 않는 동안 일정하거나 또는 실질적으로 일정한 전압, 및/또는 제 2 완화 시간이 제 2 충전 패킷의 적어도 하나의 펄스에 기인하는 배터리의 단자들에서의 전압의 감쇠의 형태, 형상 및/또는 레이트에 기초하거나 또는 이용하여 결정될 수 있는 전압) 까지 감쇠하는 시간의 양이며, 상기 제 1 완화 시간은 제 2 완화 시간보다 실질적으로 작은, 상기 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터를 결정하는 구성, 및
제 1 완화 시간 및 제 2 완화 시간을 나타내는 데이터를 이용하여 하나 이상의 제어 신호들을 발생하여 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 적응시키는 구성으로 구성된다.
특히, 제 1 충전 패킷 및 제 2 충전 패킷은 동일한 충전 패킷일 수도 있다. 더욱이, 본 장치는 또한 (i) 배터리에 커플링되어 충전 신호를 생성하고 충전 신호를 배터리의 단자에 인가하는 충전 회로로서, 상기 충전 신호는 복수의 충전 패킷들을 포함하며, 상기 각각의 충전 패킷은 적어도 하나의 펄스를 포함하는, 상기 충전 회로, 및 (ii) 배터리에 커플링되어 배터리의 단자들에서의 전압을 측정하는 측정 회로를 포함한다.
일 실시형태에서, 제어 회로는 제 1 완화 시간이 제 1 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 제 1 미리 결정된 값보다 큰지 여부를 결정하며, 제 1 완화 시간이 제 1 미리 결정된 범위를 초과하거나 및/또는 제 1 미리 결정된 값보다 클 때, 제어 회로는 하나 이상의 추가적인 제어 신호들을 생성하고 하나 이상의 추가적인 제어 신호들을 충전 회로에 제공함으로써, 충전 신호의 하나 이상의 특성들을, 후속 충전 패킷들에 기인하는 배터리의 제 1 완화 시간이 제 1 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 제 1 미리 결정된 값보다 작게, 응답적으로 변화시킨다. 특히, 제 1 미리 결정된 범위 및/또는 제 1 미리 결정된 값은 배터리의 충전 동안 배터리의 충전 상태 및/또는 배터리의 잔존수명 상태의 변화들에 따라 동적으로 변할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 제어 회로는 제 2 완화 시간이 제 2 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 제 2 미리 결정된 값보다 큰지 여부를 결정하며, 제 2 완화 시간이 제 2 미리 결정된 범위를 초과하거나 및/또는 제 2 미리 결정된 값보다 더 클 때, 제어 회로는 하나 이상의 추가적인 제어 신호들을 생성하고 하나 이상의 추가적인 제어 신호들을 충전 회로에 제공함으로써, 충전 신호의 하나 이상의 특성들을, 후속 충전 패킷들에 기인하는 배터리의 제 2 완화 시간이 제 2 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 제 2 미리 결정된 값보다 작게, 응답적으로 변화시킨다. 여기서, 제 2 미리 결정된 범위 및/또는 제 2 미리 결정된 값은 배터리의 충전 동안 배터리의 충전 상태 및/또는 배터리의 잔존수명 상태의 변화들에 따라 동적으로 변할 수도 있다.
본원에서 언급하는 바와 같이, 본원에서 설명하고 도시하는 본 발명들의 많은 발명들, 및 양태들이 있다. 본 요약은 본 발명들의 범위를 포괄하지 않는다. 사실대로 말하자면, 본 요약은 본 출원 또는 이의 계속/분할 출원에서의 청구항들에 의해 보호되는 본 발명들을 반영하지 않거나 또는 연관되지 않을 수도 있다.
더욱이, 본 요약은 본 발명들 또는 청구항들 (현재 제시되는 청구항들이든 또는 분할/계속 출원의 청구항들이든) 을 한정하려고 의도되지 않으며 그 방법으로 해석되지 않아야 한다. 어떤 실시형태들이 본 요약에 설명되거나 약술되지만, 본 발명들이 이런 실시형태들, 설명 및/또는 개요에 한정되지 않거나, 청구항들이 이런 방법으로 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다 (또한, 본 요약에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다).
사실대로 말하자면, 본 요약에서 제시되는 양태들, 발명들 및 실시형태들과 상이하거나 및/또는 유사할 수도 있는 많은 다른 양태들, 발명들 및 실시형태들은, 다음의 설명, 도시들 및 청구항들로부터 명백히 알 수 있을 것이다. 게다가, 여러 특징들, 속성들 및 이점들이 본 요약에서 설명되어 있으며 및/또는 이를 감안하여 명백히 알 수 있지만, 이런 피쳐들, 속성들 및 이점들이 본 발명들의 실시형태들의 하나, 일부 또는 모두 중 어느 편에 있는 것을 필요로 하지 않으며, 사실은, 본 발명들의 실시형태들의 임의의 실시형태에 존재할 필요가 없다.
다음의 상세한 설명 동안에, 첨부 도면들을 참조한다. 이들 도면들은 본 발명들의 상이한 양태들을 나타내며, 필요한 경우, 상이한 도면들에서 유사한 구조들, 구성요소들, 재료들 및/또는 엘리먼트들을 도시하는 도면부호들은 유사하게 라벨링된다. 구체적으로 나타낸 것들 이외의, 구조들, 구성요소들, 및/또는 엘리먼트들의 여러 조합들이 고려되며, 본 발명들의 범위 내에 있는 것으로 이해된다.
더욱이, 본원에서는 많은 발명들이 설명되고 도시된다. 본 발명들은 임의의 단일 양태 또는 그의 실시형태에 한정되지 않으며, 이런 양태들 및/또는 실시형태들의 임의의 조합들 및/또는 치환들에도 한정되지 않는다. 더욱이, 본 발명들, 및/또는 그 실시형태들의 양태들 각각은 단독으로 채용되거나, 또는 본 발명들 및/또는 그 실시형태의 다른 양태들 중 하나 이상과 조합하여 채용될 수도 있다. 간결성을 위해, 어떤 치환들 및 조합들은 본원에서 따로 설명되거나 및/또는 도시되지 않는다.
도 1a 내지 도 1c 는 본 발명들의 어떤 실시형태들의 적어도 어떤 양태들에 따른, 예시적인 적응적 충전 회로의 블록도 표현들을 배터리/셀과 함께, 도시하며, 여기서, 도 1b 는 제어 회로에 커플링되는 별개의 메모리를 포함하며, 도 1c 는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 충전 또는 재충전 시퀀스, 동작 또는 사이클 동안 이런 전하 또는 전류에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내에 있거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조절하거나 및/또는 제어하는 것과 함께, 제어 회로에 의해 채용되는 하나 이상의 미리 결정된 범위들을 저장하기 위해 메모리에 액세스하는 외부 회로를 도시한다;
도 1d 는 본 발명들의 어떤 실시형태들의 적어도 어떤 양태들에 따른, 예시적인 적응적 충전 회로를 2 개의 단자들 (예를 들어, 양 및 음의 단자들) 을 포함할 수도 있는 배터리/셀과 함께, 블록도 형태로, 도시하며, 여기서, 이 실시형태에서, 충전 회로는 전압 소스 및/또는 전류 소스일 수도 있으며, 모니터링 회로는 전압 및/또는 전류 센서들 (예를 들어, 전압계 및/또는 전류 미터) 을 포함할 수도 있다;
도 2a 내지 도 2d 는 예시적인 충전 기법의 복수의 예시적인 충전 신호들 및 방전 신호들을 도시하는 예시적인 파형들을 도시하며, 여기서, 배터리/셀의 단자 전압이 충전 또는 재충전 시퀀스, 동작 또는 사이클 동안 증가함에 따라서, 이런 충전 신호들은 일반적으로 미리 결정된 레이트 및/또는 패턴에 따라서 (예를 들어, 점근적으로, 선형적으로 또는 2 차식으로) 감소할 수도 있으며 (도 2b 및 도 2d 참조); 특히, 충전 또는 재충전 시퀀스, 동작 또는 사이클은 (전체적으로, 전하를 배터리/셀로 주입 또는 인가하는) 충전 신호들 및 (전체적으로, 전하를 배터리/셀로부터 제거하는) 방전 신호들을 포함할 수도 있다;
도 3a 내지 도 3n 은 (도 2a 내지 도 2d 에 예시적으로 도시된) 충전 및 방전 신호들의 예시적인 충전 및/또는 방전 패킷들을 도시하며, 여기서, 이런 충전 및 방전 패킷들은 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 포함할 수도 있으며; 특히, 일 실시형태에서, 도 2a 내지 도 2d 의 각각의 충전 신호는 복수의 패킷들 (예를 들어, 약 100 내지 약 50,000 개의 패킷들) 을 포함할 수도 있으며, 일 실시형태에서, 각각의 패킷은 복수의 충전 펄스들, 방전 펄스들 및 휴지 기간들을 포함할 수도 있으며; 특히, 펄스들은 임의의 형태 (예를 들어, 직사각형, 삼각형, 사인곡선 또는 사각형) 일 수도 있으며; 예시적인 일 실시형태에서, 패킷의 충전 및/또는 방전 펄스들은 약 1ms 내지 약 500ms, 바람직하게는 50ms 미만의 시간 지속기간을 포함할 수도 있으며; 더욱이, 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이, 충전 및 방전 펄스들의 특성들 (예를 들어, 펄스 진폭, 펄스 폭/지속기간 및 펄스 형태) 의 하나, 일부 또는 모두는 충전 회로를 통해서 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능할 수 있으며, 양의 및/또는 음의 펄스들의 진폭은 그 패킷 내에서 변할 수도 있으며 (그리고, 프로그래밍가능하거나 및/또는 제거가능할 수도 있으며), 휴지 기간들의 지속기간 및/또는 타이밍은 그 패킷 내에서 변할 수도 있으며 (그리고, 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능할 수도 있으며) 및/또는, 게다가, 이런 펄스들은 그 패킷 내에서 동일하게 동일하지 않게 이격될 수도 있으며; 충전 펄스들, 방전 펄스들 및 휴지 기간들의 조합은 반복됨으로써 반복될 수도 있는 패킷을 형성할 수도 있으며; 펄스, 펄스 특성들, 기간들, 패킷들 및 신호 특성들 및 구성들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가도록 의도된다;
도 4a 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, (하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 포함할 수도 있는) 충전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화에 기초하거나 이용하여, 충전 전류의 특성들을 결정하거나, 적응시키거나 및/또는 제어하는 예시적인 프로세스의 플로우차트이며; 여기서, 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 충전 또는 재충전 시퀀스, 동작 또는 사이클 동안 하나 이상의 후속 충전 패킷들에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다;
도 4b 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, (하나 이상의 방전 펄스들 및 하나 이상의 충전 펄스들을 포함할 수도 있는) 방전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화에 기초하거나 또는 이용하여 방전 전류의 특성들을 적응적으로 결정하는 예시적인 프로세스의 플로우차트이며; 여기서, 방전 기법들 및/또는 회로는 충전 시퀀스, 동작 또는 사이클 동안 배터리/셀로부터 제거되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 하나 이상의 후속 방전 패킷들에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다;
도 5a 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, 충전 기간 (Tcharge) 다음에 휴지 기간 (Trest) 을 포함하는 충전 펄스를 갖는 예시적인 충전 패킷을 도시하며, 여기서, 충전 패킷의 기간은 Tpacket 으로 식별되며; 이런 충전 패킷에 대한 배터리/셀의 예시적인 단자 전압 응답이 도시되며, 여기서 (충전 펄스의 시작에 연관되는) 제 1 전압 (V1) 이 식별되며, (충전 펄스의 끝 및/또는 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 2 전압 (V2) 이 식별되며 그리고 (충전 패킷의 끝, 바로 후속하는 패킷 (예를 들어, 충전 또는 방전 패킷) 의 시작 및/또는 충전 패킷의 휴지 기간의 끝에 연관되는) 제 3 전압 (V3) 이 식별된다;
도 5b 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, (전하를 배터리/셀에 주입하는) 충전 펄스 및 (전하를 배터리/셀로부터 제거하는) 방전 펄스를 갖는 예시적인 충전 패킷을 도시하며, 여기서 충전 펄스는 충전 기간 (Tcharge) 을 포함하고 방전 펄스는 방전 기간 (Tdischarge) 을 포함하며; 특히, 이 예시적인 충전 패킷에서, 중간 휴지 기간 (Tinter) 은 충전 및 방전 펄스들 사이에 배치되며, 휴지 기간 (Trest) 은 방전 펄스 이후 및 다음 패킷 이전에 배치되며; 이런 충전 패킷에 대한 배터리/셀의 예시적인 단자 전압 응답이 도시되며, 여기서 (충전 펄스의 시작에 연관되는) 제 1 전압 (V1) 이 식별되며, (충전 펄스의 끝 및/또는 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 2 전압 (V2) 이 식별되며, (방전 펄스의 시작에 연관되는) 제 3 전압 (V3) 이 식별되며, (방전 펄스의 끝 및/또는 방전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 4 전압 (V4) 이 식별되며 그리고 (충전 패킷의 끝, 바로 후속하는 패킷 (예를 들어, 충전 또는 방전 패킷) 의 시작 및/또는 충전 패킷의 휴지 기간의 끝에 연관되는) 제 5 전압 (V5) 이 식별되며; 특히, 이하에 자세히 설명하는 바와 같이, 충전 펄스들의 특성들 (예를 들어, 펄스 진폭, 펄스 폭/지속기간 및 펄스 형태) 중 하나, 일부 또는 모두가 충전 회로를 통해서 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능하며, 여기서 양의 및/또는 음의 펄스들의 진폭은 그 패킷 내에서 변할 수도 있으며 (그리고, 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능하며), 휴지 기간들의 지속기간 및/또는 타이밍은 그 패킷 내에서 변할 수도 있으며 (그리고, 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능하며) 및/또는, 게다가, 이런 펄스들은 그 패킷 내에 동일하게 또는 동일하지 않게 이격될 수도 있으며; 충전 펄스들, 방전 펄스들 및 휴지 기간들의 조합이 반복됨으로써 반복될 수도 있는 패킷을 형성할 수도 있으며; 펄스, 펄스 특성들, 기간들, 패킷들 및 신호 특성들 및 구성들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도되며; 게다가, 방전 패킷들은 순수 전하가 배터리/셀로부터 제거되는 것을 제외하고는 충전 패킷들과 유사한 특성들을 가질 수도 있으며; 간결성을 위해서, 방전 패킷에 대한 설명/도시는 반복되지 않을 것이다;
도 6a 는 충전 펄스를 갖는 예시적인 충전 패킷을 도시하며, 여기서 충전 펄스의 진폭은 도 5a 의 충전 펄스의 진폭보다 더 크며, 충전 회로는, 제어 회로로부터의 명령들에 응답하여, 충전 펄스의 진폭을 조정함으로써, 충전 또는 재충전 시퀀스, 동작 또는 사이클 동안, 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 반응 단자 전압을 증가시키며; 이런 충전 펄스에 대한 배터리/셀의 예시적인 단자 전압 응답이 도시되며, 여기서, (충전 펄스의 시작에 연관되는) 제 1 전압 (V1) 이 식별되며 및 (충전 펄스의 끝 및/또는 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 2 전압 (V2') 이 식별되며, 반응 단자 전압의 진폭은 도 5a 의 충전 펄스에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압의 진폭보다 더 크다;
도 6b 는 충전 펄스를 갖는 예시적인 충전 패킷을 도시하며, 여기서 충전 펄스의 진폭은 도 5a 의 충전 펄스의 진폭보다 작으며, 충전 회로는 제어 회로로부터의 명령들에 응답하여 충전 펄스의 진폭을 조정함으로써, 충전 또는 재충전 시퀀스, 동작 또는 사이클 동안 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 반응 단자 전압을 감소시키며; 이런 충전 펄스에 대한 배터리/셀의 예시적인 단자 전압 응답이 도시되며, (충전 펄스의 시작에 연관되는) 제 1 전압 (V1) 이 식별되며 (충전 펄스의 끝 및/또는 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 2 전압 (V2'') 이 식별되며, 반응 단자 전압의 진폭은 도 5a 의 충전 펄스에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압의 진폭보다 작다;
도 7 은 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, 3개의 예시적인, (일 실시형태에서, 배터리/셀의 충전 상태의 함수인) 시간에 따른 배터리/셀의 순수 유효 충전 전류에서의 변화들을 도시한다;
도 8 은 (2.5 A.h로 평가되는) 배터리/셀의 충전 상태의 함수로서의 완화 시간의 예시적인 도시이며; 특히, 이 데이터는 20 ms 의 지속기간을 갖는 사각형-형태 충전 펄스를 이용하여 획득되었다;
도 9a 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, (충전 기간 (Tcharge)) 에 이어서 휴지 기간 (Trest) 을 각각 갖는) 2 개의 충전 펄스들을 갖는 예시적인 충전 패킷을 도시하며, 여기서 충전 패킷의 기간은 Tpacket 으로서 식별되며; 이런 충전 패킷에 대한 배터리/셀의 예시적인 단자 전압 응답이 도시되며, 여기서 (제 1 충전 펄스의 시작, 그리고, 이 실시형태에서는, 패킷의 시작에 연관되는) 제 1 전압 (V1) 이 식별되며, (제 1 충전 펄스의 끝 및/또는 제 1 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 2 전압 (V2) 이 식별되며, (제 2 충전 펄스의 시작에 연관되는) 제 3 전압 (V3) 이 식별되며, (제 2 충전 펄스의 끝 및/또는 제 2 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 4 전압 (V4) 이 식별되며 그리고 (배터리/셀의 단자 전압이 미리 결정된 값 (예를 들어, 바람직하게는, 충전/방전 패킷이 인가될 때의 배터리/셀의 단자 전압 (여기서, V1) 에 대한 피크 편차의 10% 미만, 그리고 좀더 바람직하게는, 이런 피크 편차의 5% 미만) 까지 감쇠될 때에 연관되는) 제 5 전압 (V5) 이 식별되며; 예시적인 충전 패킷에 기인하는 배터리/셀의 부분 완화 시간은 (i) 제 2 충전 펄스의 종료/끝 및/또는 제 2 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크와, (ii) 배터리/셀의 단자 전압이 미리 결정된 값 (예를 들어, 바람직하게는, 피크 편차의 10%, 및 좀더 바람직하게는, 피크 편차의 5% 미만) 까지 감쇠할 때 사이의 시간의 양이다;
도 9b 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, (전하를 배터리/셀에 주입하는) 충전 펄스 및 (전하를 배터리/셀로부터 제거하는) 방전 펄스를 갖는 예시적인 충전 패킷을 도시하며, 여기서 충전 펄스는 충전 기간 (Tcharge) 을 포함하며 방전 펄스는 방전 기간 (Tdischarge) 을 포함하고; 특히, 이 예시적인 충전 패킷에서, 중간 휴지 기간 (Tinter) 이 충전 및 방전 펄스들 사이에 배치되며, 및 휴지 기간 (Trest) 이 방전 펄스 이후 및 다음 패킷 이전에 배치되며; 이런 충전 패킷에 대한 배터리/셀의 예시적인 단자 전압 응답이 도시되며, 여기서 (충전 펄스의 시작, 이 실시형태에서는, 패킷의 시작에 연관되는) 제 1 전압 (V1) 이 식별되며, (충전 펄스의 끝 및/또는 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 2 전압 (V2) 이 식별되며, (방전 펄스의 끝 및/또는 방전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는) 제 3 전압 (V3) 이 식별되며 그리고 (배터리/셀의 단자 전압이 미리 결정된 값 (예를 들어, 바람직하게는, 충전/방전 패킷이 인가될 때의 배터리/셀의 단자 전압 (여기서, V1) 에 대한 피크 편차의 10% 미만, 더욱 바람직하게는, 피크 편차의 5% 미만) 까지 감쇠될 때에 연관되는) 제 4 전압 (V4) 이 식별되며; 예시적인 충전 패킷에 기인하는 배터리/셀의 완화 시간은 (i) 방전 펄스의 종료/끝 및/또는 방전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크 (V3 및 T1 참조) 와, (ii) 배터리/셀의 단자 전압이 미리 결정된 값 (예를 들어, 바람직하게는, 피크 편차의 10% 미만, 그리고 더 바람직하게는, 피크 편차의 5% 미만) 까지 감쇠할 때 (V4 및 T2 참조) 사이의 시간의 양이며; 특히, 본원에서 상세히 설명하는 바와 같이, 충전 펄스들의 특성들 (예를 들어, 펄스 진폭, 펄스 폭/지속기간 및 펄스 형태) 중 하나, 일부 또는 모두는 충전 회로를 통해서 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능하며 양의 및/또는 음의 펄스들의 진폭이 그 패킷 내에서 변할 수도 있으며 (그리고, 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능하며), 휴지 기간들의 지속기간 및/또는 타이밍이 그 패킷 내에서 변할 수도 있으며 (그리고, 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능하며) 및/또는, 게다가, 이런 펄스들은 그 패킷 내에 동일하게 또는 동일하지 않게 이격될 수도 있으며; 충전 펄스들, 방전 펄스들 및 휴지 기간들의 조합이 반복됨으로써 반복될 수도 있는 패킷을 형성할 수도 있으며; 펄스, 펄스 특성들, 기간들, 패킷들 및 신호 특성들 및 구성들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도되며; 게다가, 방전 패킷들은 순수 전하가 배터리/셀로부터 제거되는 것을 제외하고는 충전 패킷들과 유사한 특성들을 가질 수도 있으며; 간결성을 위해서, 방전 패킷에 대한 설명/도시는 반복되지 않을 것이다;
도 9c 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, 도 9b 의 충전 패킷과 유사한 예시적인 충전 패킷을 도시하며, 여기서 패킷은 (전하를 배터리/셀에 주입하는) 충전 펄스 및 (전하를 배터리/셀로부터 제거하는) 방전 펄스를 포함하며, 충전 펄스는 충전 기간 (Tcharge) 을 포함하며 방전 펄스는 방전 기간 (Tdischarge) 을 포함하며; 또한, 본 예시에서, 패킷의 충전 펄스에 대응하는 부분 완화 시간이 도시되어 있으며 (완화 시간AB 참조), 충전 펄스와 연관되는 완화 시간은 (V2 에 일치하는) TA 와 (V4' 에 일치하는) TB 사이의 차이와 같으며; 특히, 충전 펄스 및 방전 펄스를 갖는 충전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 완화 시간은 방전 펄스를 갖지 않는 충전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 완화 시간보다 더 짧을 수도 있으며 (ΔΤΒΑ 와 ΔΤ21 비교), 이에 따라서, 어떤 상황들 하에서, 충전 및 방전 펄스들을 갖는 패킷들을 채용하는 충전 시퀀스의 총 충전 시간은 완화 시간을 단축하거나 또는 감소시키기 위해 방전 펄스들을 갖지 않는 패킷들을 채용하는 충전 시퀀스의 충전 시간보다 더 짧을 수도 있다;
도 10a 내지 도 10f 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, (하나 이상의 충전 펄스들 및/또는 하나 이상의 방전 펄스들을 포함할 수도 있는) 충전 패킷 및/또는 (하나 이상의 충전 펄스들 및/또는 하나 이상의 방전 펄스들을 포함할 수도 있는) 방전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 완화 시간에 기초하거나, 이용하거나 및/또는 따라서, 충전 전류의 특성들을 결정하거나, 적응시키거나 및/또는 제어하는 예시적인 프로세스들의 플로우챠트들이며; 여기서, 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 부분 완화 시간에 기초하거나, 이용하거나 및/또는 따라서, 하나 이상의 충전 또는 방전 패킷들의 충전 및/또는 방전 펄스들의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나, 및/또는 제어하며; 특히, 충전 기법들 및/또는 회로는 부분 또는 최대 완화 시간을 나타내는 데이터를 채용하여, 배터리/셀의 충전 상태를 결정하거나, 계산하거나 및/또는 평가할 수도 있다 (예를 들어, 도 10e 및 도 10f 참조);
도 11 은 (전하를 배터리/셀로 주입하는) 충전 펄스 및 (전하를 배터리/셀로부터 제거하는) 방전 펄스를 갖는 충전 패킷에 대한 3개의 응답들을 도시하는 예시이며, 여기서, 제 1 응답 (A) 은 상당한 "오버슈트 (overshoot)" 를 포함하므로, 방전 펄스가 배터리/셀로부터 너무 적은 전하를 제거하며, 제 2 응답 (B) 은 어떤 상당한 "오버슈트" 또는 "언더슈트" 도 포함하지 않으며 방전 펄스가 3개의 응답들의 가장 빠른 부분 완화 시간을 제공하는 적합한 전하의 양을 제거하며, 그리고 제 3 응답 (C) 은 상당한 "언더슈트 (undershoot)" 를 포함하므로 방전 펄스가 배터리/셀로부터 너무 많은 전하를 제거한다;
도 12 는 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, (i) (하나 이상의 충전 펄스들 및/또는 하나 이상의 방전 펄스들을 포함할 수도 있는) 충전 또는 방전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화 및 (ii) 충전 또는 방전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 부분 완화 시간에 기초하거나, 이용하거나 및/또는 따라서, 충전 전류의 특성들을 결정하거나, 적응시키거나 및/또는 제어하는 예시적인 프로세스의 플로우차트이며; 여기서, 충전 기법들 및/또는 회로는 하나 이상의 패킷들에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화, 및 이런 하나 이상의 패킷들에 응답하는 배터리/셀의 부분 완화 시간에 기초하거나, 이용하거나 및/또는 따라서, 하나 이상의 충전 또는 방전 패킷들의 충전 및/또는 방전 펄스들의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다;
도 13a 는 예시적인 배터리/셀 (2.5 A.h 로 평가되는 시판중인 리튬 산화물 코발트 셀) 의 충전 값들의 3개의 상이한 상태들에서 또는 기초하여, 충전 전류 펄스의 인가에 뒤이은 배터리/셀의 단자 전압의 부분 완화를 도시하며; 특히, 완화 곡선들이 명확하게 상이하며; 4.20A-전류 펄스는 지속기간이 734 ms 이며; 전압 차이가 배터리/셀에의 전류 펄스의 인가 직전의 "휴지" 개방 회로 전압에 대해 측정된다;
도 13b 는 2.5-A, 734 ms 펄스의 인가 이후의, 도 13a 에서 설명하는 배터리/셀의 전압에서 피크 증가를, 배터리/셀의 충전 상태의 함수로서 도시한다;
도 14a 는 배터리/셀의 잔존수명 상태가 열화함에 따른, 부분 완화 시간에서의 변화의 예시적인 추세를 도시한다;
도 14b 는 배터리/셀의 잔존수명 상태가 충전/방전 사이클 수들 (특히, 각각의 사이클이 최대 충전 이후 완전 방전이 뒤따른다) 의 증가 횟수에 따라 열화함에 따른, 부분 완화 시간의 실제 측정치들을 도시한다;
도 15a 는 배터리/셀의 과전위의 예시적인 실시형태를 도시하며, 여기서, 배터리/셀의 "최대" 또는 "완전" 완화 시간의 끝에서, 배터리/셀의 과전위가 결정될 수도 있으며; 특히, 과전위는 충전 신호의 개시 시의 배터리/셀의 단자 전압과, 배터리/셀이 최대 평형 (배터리/셀의 단자 전압이 실질적으로 또는 상대적으로 일정하거나 또는 어떤 충전 전류가 없을 동안 변하지 않는 시점으로서 간주될 수도 있으며 - 이것은, 종래의 리튬 이온 배터리/셀에 있어, 일반적으로, 예를 들어, 1 내지 1,000 초의 시간 지속기간 이후 이다) 에 있을 때의 배터리/셀의 단자 전압 사이의 전압 차이로서 간주될 수도 있다;
도 15b 는 예시적인 충전 신호 (이것은 하나 이상의 충전 펄스들 및/또는 하나 이상의 방전 펄스들을 각각 갖는 복수의 충전 패킷들 및/또는 방전 패킷들 및 이런 충전 신호에 대한 배터리/셀의 예시적인 단자 전압 응답을 포함할 수도 있으며, (충전 신호의 끝/종료 시의 배터리/셀의 전압에 연관되는) 제 1 전압 (V1) 이 시간 (T1) 에서 식별되며 (전압 (V1) 의 미리 결정된 백분율에 연관되는) 제 2 전압 (V2) 이 시간 (T2) 에서 식별되며, 제어 회로가 단자 전압의 감쇠의 형태, 형상 및/또는 레이트에 기초하거나 또는 이용하여 배터리/셀의 과전위 또는 "최대" 완화 시간을 결정할 수도 있으며; 미리 결정된 백분율은 바람직하게는, 50% 보다 크고, 그리고 더 바람직하게는, 60% 와 95% 사이이다) 를 도시한다;
도 15c 는 예시적인 충전 신호 (이것은 하나 이상의 충전 펄스들 및/또는 하나 이상의 방전 펄스들을 각각 갖는 복수의 충전 패킷들 및/또는 방전 패킷들 및 이런 충전 신호에 대한 배터리/셀의 예시적인 단자 전압 응답을 포함할 수도 있으며, (충전 신호의 시작/개시 시의 배터리/셀의 전압에 연관되거나 또는 관련되는) 제 1 전압 (V1) 이 시간 (T1) 에서 식별되며 (전압 (V1) 의 미리 결정된 백분율과 연관되는) 제 2 전압 (V2) 이 시간 (T2) 에서 식별되고, 제어 회로는 단자 전압의 감쇠의 형태, 형상 및/또는 레이트에 기초하거나 또는 이용하여, 배터리/셀의 과전위 또는 "최대" 완화 시간을 결정할 수도 있으며; 미리 결정된 백분율은 바람직하게는, 50% 보다 크고, 그리고 더 바람직하게는, 60% 와 95% 사이이다) 를 도시한다;
도 16 은 본 발명들의 어떤 양태들에 따른, (하나 이상의 충전 패킷들/펄스들 및 하나 이상의 방전 패킷들/펄스들을 포함할 수도 있는) 충전 신호들에 응답하는 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간에 기초하거나 또는 이용하여, 충전 전류의 특성들을 결정하거나, 적응시키거나 및/또는 제어하는 예시적인 프로세스의 플로우차트이며; 여기서, 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 동작 또는 사이클의 후속 충전 또는 재충전 동안, 하나 이상의 후속 충전에 응답하는 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간이 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 이내에 있게, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다;
도 17a 내지 도 17e 는 하나 이상의 적응 루프들을 갖는 적응적 충전 기법들을 플로우차트 유사 형태로 도시하며, 여기서, 각각의 적응 루프는 하나 이상의 상이한 파라미터들을 평가하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정하며; 특히, 적응 루프들은 단독으로/따로 또는 조합하여 구현될 수도 있으며; 이들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다;
도 18a 내지 도 18d 는 예를 들어, (i) (하나 이상의 충전/방전 패킷들의) 하나 이상의 충전/방전 펄스들에 응답하는 단자 전압에서의 변화 및/또는 펄스/패킷의 부분 완화 시간에 기초하는 제 1 적응 루프, (ii) 배터리/셀의 SOC 및/또는 최대 완화 시간 또는 과전위에 기초하는 제 2 적응 루프, (iii) 배터리/셀의 SOH (또는 그 안에서의 변화들) 에 기초하는 제 3 적응 루프, 및 (iv) 배터리/셀의 온도 (특히, 이 실시형태에서, 시스템은 배터리/셀의 온도를 나타내는 데이터를 제공하기 위해 온도 센서를 포함한다) 에 기초하는 제 4 적응 루프를 포함한, 적응 루프들의 예시적인 파라미터들을 도시한다;
도 19a 내지 도 19d 는 상이한 형태들 및 펄스 폭들을 갖는 예시적인 충전 펄스들을 도시하며; 충전 펄스 특성들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다; 및
도 20a 내지 도 20d 는 상이한 형태들 및 펄스 폭들을 갖는 예시적인 방전 펄스들을 도시하며; 방전 펄스 특성들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
또, 본원에서 많은 발명들이 설명 및 도시된다. 본 발명들은 임의의 단일 양태 또는 그의 실시형태에 한정되지 않으며, 이런 양태들 및/또는 실시형태들의 임의의 조합들 및/또는 치환들에도 한정되지 않는다. 본 발명들, 및/또는 그 실시형태들의 양태들 각각은 단독으로 채용되거나 또는 본 발명들 및/또는 그 실시형태의 다른 양태들 중 하나 이상과 조합하여 채용될 수도 있다. 간결성을 위해, 본원에서는 이들 조합들 및 치환들의 많은 것들이 따로 설명되지 않는다.
제 1 양태에서, 본 발명들은 배터리/셀에 대한 적응적 충전 기법들 및/또는 회로에 관한 것으로, 여기서, 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화 (이하, "단자 전압") 가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 예를 들어, 충전 기법들 및/또는 회로가 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안, 하나 이상의 충전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을, 배터리/셀에 인가하는 경우, 일 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 후속 패킷(들) (예를 들어, 바로 후속하는 패킷들) 에 의해 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 펄스들의 진폭 및/또는 펄스 폭을, 이런 후속 충전 패킷(들)에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 후속 패킷(들)의 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 통해서, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 배터리/셀에 인가한다. 이 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 (충전 펄스들을 통해서) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들 및/또는 (방전 펄스들을 통해서) 배터리/셀로부터 제거되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작의 후속 충전 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷들) 동안 이런 전하 또는 전류에 응답하는 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭 및 방전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을, 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안 (i) 충전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화 및 (ii) 방전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 각각 미리 결정된 범위들 내에 있게 하는 방법으로, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
이에 더하여, 또는 이 대신에, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭 및 방전 펄스(들) 를, 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안 (i) 패킷의 충전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화와, (ii) 패킷의 방전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화 사이의 관계가 미리 결정된 범위 내에 있게 제공하는 방법으로, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 따라서, 충전 패킷이 하나 이상의 충전 및 방전 펄스들을 포함하는 이들 실시형태들에서, 본 발명들의 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 및/또는 방전의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어함으로써, 펄스들에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를, (i) 각각의 이런 변화가 미리 결정된 범위(들) 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값(들) 보다 작게, 및/또는 (ii) 이런 변화들 사이의 관계가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 제어할 수도 있다.
특히, 충전 기법들 및/또는 회로는 (i) 그 패킷 내 복수의 펄스들 및/또는 (ii) 복수의 패킷들과 관련한 배터리/셀의 평균화한 응답에 기초하거나 또는 이용하여, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 패킷들이 복수의 충전 펄스들 및/또는 복수의 방전 펄스들을 포함하는 경우, 충전 기법들 및/또는 회로는 복수의 충전 펄스들 및/또는 복수의 방전 펄스들과 관련하는, 전압에서의 평균화된 변화를 채용할 수도 있다. 이 실시형태에서, 본 발명들의 충전 기법들 및/또는 회로는 후속 패킷들 동안 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 충전 및 방전 펄스들의 특성들을, 복수의 충전 펄스들 및/또는 복수의 방전 펄스들에 대한 배터리/셀의 평균화한 응답에 기초하거나 또는 이용하여, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 본 발명들의 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 인가되는 (후속 패킷들의) 충전 및/또는 방전 펄스들의 하나 이상의 특성들을, 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은, 선행 패킷 (예를 들어, 바로 선행하는) 의 복수의 충전 및/또는 방전 펄스들에 걸쳐서 평균한 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화에 기초하거나 또는 이용하여, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다.
또 다른 실시형태에서, 본 발명들의 충전 기법들 및/또는 회로는 패킷들에 의해 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 양을, 복수의 충전 패킷에 걸쳐 평균한 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 여기서, 충전 기법들 및/또는 회로는 복수의 충전 패킷에 응답하는 평균 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 밖에 있을 때, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하의 특성들을 (예를 들어, 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
본 발명들의 충전 기법들 및/또는 회로는 임의 유형의 평균화하는 것일 수도 있다. 예를 들어, 본 발명들의 충전 기법들 및/또는 회로는 패킷들의 상호 배타적인 그룹들을 평균할 수도 있다. 이의 대안으로, 충전 기법들 및/또는 회로는 "롤링 (rolling)" 평균 기법을 채용할 수도 있으며, 이 기법들 및/또는 회로는 "새로운" 평균을 충전 패킷에 응답하는, 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화로서 결정하거나 계산한다.
본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 단자 전압에서의 변화를 미리 결정된 범위 내에서 유지하는 것과 관련하는, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 특성들을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 단자 전압을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 측정하거나 또는 모니터링한다 (예를 들어, 배터리/셀의 단자 전압을 N 번째 패킷 마다 및/또는 10 - 1000 ms 마다 측정하거나 또는 모니터링한다 (여기서, N=1 내지 10)). 이런 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 낮게, 배터리/셀에 주입되는 전하 또는 전류의 특성들을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다 (또는, 방전 전류가 채용되는 이들 실시형태들에서 배터리/셀로부터 제거되는 전하의 특성들을 적응시킬 수도 있다) (예를 들어, 배터리/셀에 주입되는 전하 또는 전류의 특성들을 N 번째 패킷 마다 및/또는 10 - 1000 ms 마다 결정하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다 (여기서, N=1 내지 10)). 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 단자 전압을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정할 수도 있으며, 이에 응답하여 또는 이에 기초하여, (일 실시형태에서, 바로 후속하는 패킷(들)의 충전 펄스들일 수 있는) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 후속 충전 펄스들의 진폭 및 지속기간을, 이런 후속 충전 펄스들에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정할 수도 있다.
따라서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (i) 배터리/셀의 단자 전압을 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 측정하거나 또는 모니터링하거나, (ii) (충전 및 방전 펄스들에 응답하는) 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은지 여부를 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 및/또는 (iii) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 진폭) 을, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 낮게, 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (i) 배터리/셀의 단자 전압을 X 개의 패킷들 마다 모니터링하거나, 측정하거나 및/또는 결정하거나 (여기서, X=1 내지 10), (ii) (충전 및 방전 펄스들에 응답하는) 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은지 여부를, Y 개의 패킷들 마다 결정하거나 (여기서, Y=1 내지 10), 및/또는 (iii) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들을, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 낮게, Z 개의 패킷들 마다 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다 (여기서, Z=1 내지 10). 모든 치환들 및 조합들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 사실대로 말하자면, 이런 실시형태들은 (i) 하나 이상의 충전 펄스들을 갖는 충전 패킷들 및 (ii) 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 인가하거나 또는 주입하는 충전 기법들 및/또는 회로에 적용할 수 있다.
특히, 미리 결정된 범위는 예를 들어, 시간 또는 사용에 걸쳐서 고정될 수도 있거나 또는 변할 수도 있다. 미리 결정된 범위는 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들에 기초하여 변할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 미리 결정된 범위는 충전 프로세스까지의 또는 동안의 배터리/셀의 하나 이상의 응답들에 기초하여 변할 수도 있다.
일 실시형태에서, 미리 결정된 범위는 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초한다. 예를 들어, 경험적 데이터에 기초하여, 주어진 배터리/셀 (예를 들어, 어떤 시리즈, 제조 로트, 화학적 성질 및/또는 설계) 와 연관되는 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 미리 결정된 범위 뿐만 아니라, 그 안에서의 변화들을 결정하거나, 계산하거나 및/또는 채용할 수도 있다. 또, 이런 변화들은 (i) 고정되거나, (ii) 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들에 기초하거나, 및/또는 (iii) 충전 프로세스까지의 또는 동안의 배터리/셀의 하나 이상의 응답들에 기초할 수도 있다.
따라서, 일 실시형태에서, 미리 결정된 범위는 예를 들어, 배터리/셀의 조건 또는 상태 및/또는 충전 프로세스들까지의 배터리/셀의 응답에 기초하여 변할 수도 있다. 예를 들어, 미리 결정된 범위는 예를 들어, 배터리의 충전 상태 (SOC), 잔존수명 상태 (SOH), (배터리/셀의 최대한 또는 완전한 평형에 대한) 과전위 또는 최대 완화 시간 및/또는 (배터리/셀의 부분-평형까지의) 완화 시간을 포함한, 배터리/셀의 하나 이상의 파라미터들에 의존할 수도 있다. 여기서, 본 발명들의 회로 및/또는 기법들은 배터리/셀의 SOC, 배터리/셀의 SOH, 과전위 및/또는 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, (충전 및/또는 방전 펄스들에 응답하는) 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은지 여부를 결정하기 위해 채용되는 미리 결정된 범위를 조정하거나, 변경하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다.
특히, 배터리/셀, 예를 들어, 리듐-이온 재충전가능한 배터리/셀의 SOC 는, 배터리/셀에 이용가능한 전기 충전의 레벨을 나타내거나 및/또는 표시하는 파라미터이다. 배터리/셀의 공칭 최대 충전율의 백분율로서 간주될 수도 있으며, 여기서, 100% SOC 는 배터리/셀이 완전히 충전되어 있다는 것을 나타내며, 제로 표시도수 (zero reading) 는 배터리/셀이 완전히 방전되어 있다는 것을 나타낸다. 재충전가능한 배터리/셀 (예를 들어, 재충전가능한 리듐-이온 배터리/셀) 의 SOH 는, 예를 들어, 주어진 동작 시간 (예를 들어, 초기 동작 시간) 에 대한, 배터리/셀의 "나이", 배터리/셀의 열화 레벨들 및/또는 전하를 유지하는 배터리/셀의 능력을 기술하거나, 간주하거나 및/또는 나타내는 파라미터이다. 배터리/셀의 SOH 는 다른 배터리/셀 파라미터들, 예를 들어, 배터리의 SOC 및 전압을 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정하기 위해 정보를 제공한다. 사실대로 말하자면, SOH 가 변함에 따라 배터리/셀의 단자 전압이 변하며 - 그리고, 따라서, 배터리/셀이 노화됨에 따라, 그리고 배터리/셀 SOH 가 열화됨에 따라, 배터리/셀의 전압 곡선들이 천이하는 경향이 있다.
일 실시형태에서, 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터에 기초하여, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 특정의 배터리/셀에 대해, 미리 결정된 범위들의 초기 미리 결정된 범위 또는 세트를 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, (i) 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터 및 (ii) 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하거나 또는 이용하여, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 특정의 또는 연관된 배터리/셀에 대해, 하나 이상의 미리 결정된 범위들을 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 사실대로 말하자면, 일 실시형태에서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는, (i) 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터 및 (ii) 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하거나 또는 이용하여, 시간/사용에 따른 미리 결정된 범위의 변화의 패턴 또는 관계 (예를 들어, (i) 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들에 기초하는 변화, (ii) 충전 프로세스들까지의 또는 동안의 배터리/셀의 하나 이상의 응답들에 기초하는 변화) 를 계산하거나 또는 결정할 수도 있다.
또한, 미리 결정된 범위 또는 미리 결정된 범위들의 세트의 결정 또는 계산은 배터리/셀의 시리즈, 제조 로트, 화학적 성질 및/또는 설계를 나타내는 데이터를 채용할 수도 있다. 일 실시형태에서, 배터리/셀의 시리즈, 제조 로트, 화학적 성질 및/또는 설계를 나타내는 데이터와 함께, 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하여, 하나 이상의 미리 결정된 범위들 시간/사용이 결정되거나 또는 계산될 수도 있다. 게다가, (배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들 및/또는 충전 프로세스들까지의 또는 동안의 배터리/셀의 응답들에 기초할 수도 있는) 이런 결정된 범위들에 대한 하나 이상의 변화들이 결정되거나 또는 계산될 수도 있다. 또한, 또 다른 실시형태에서, 미리 결정된 범위 또는 미리 결정된 범위들의 세트는 (i) 초기화, 특성화 및/또는 보정 신호들 또는 시퀀스에 대한 배터리/셀 응답, 및 (ii) 예를 들어, 어떤 시리즈, 제조 로트, 화학적 성질 및/또는 설계에 기초하여 전개될 수도 있는 경험적 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 주어진 배터리/셀을 결정되거나 또는 계산될 수도 있다. 특히, 미리 결정된 범위 또는 미리 결정된 범위들의 세트를 나타내는 데이터는 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로에 의한 사용을 위해서, 배터리/셀에 커플링된 메모리에, 저장될 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 일 실시형태에서, 특정의 배터리/셀에 대한 미리 결정된 범위들의 초기 미리 결정된 범위 또는 세트는 배터리/셀의 초기화, 특성화 또는 보정 데이터에 기초하거나 또는 이용할 수도 있다. 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터는 특성화 시퀀스에 대한 배터리/셀의 응답을 나타낼 수도 있다. 일 실시형태에서, 특성화 시퀀스는 충전 신호들을 배터리/셀에 인가할 수도 있다. 그후, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 의해 이런 신호들에 대한 응답을 평가할 수도 있다. 이에 기초하여, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 특정의 배터리/셀에 대해 미리 결정된 범위들을 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 이런 초기화, 특성화 또는 보정 데이터는 예를 들어, 주어진 배터리/셀에 관련한 "고유" 데이터를 획득하는 특성화 시퀀스를 포함할 수도 있는, 제조, 테스트 또는 보정 시에, 획득되거나, 입수되거나, 및/또는 결정될 수도 있다.
간단히 말하면, 초기화, 특성화 또는 보정 시퀀스들은 본원에서 설명하는 어떤 미리 결정된 한계들 및 범위들에 대한 값들을 설정하려고 할 수도 있다. 일 실시형태에서, 초기화, 특성화 또는 보정 시퀀스들은 새로운 셀들/배터리들에 대해 SOC 의 전체 범위에 걸쳐서 (충전 및/또는 방전 펄스들을 갖는) 충전 및/또는 방전 패킷들에 응답하는 단자 전압에서의 변화를 측정한다. 제 2 실시형태에서, 이들 값들이 사이클 셀들/배터리들에 사용되며, 상관 데이터 또는 테이블들은 이들 단자 전압에서의 변화를 셀들/배터리들의 용량 감퇴와, 그리고 결과적으로는 사이클 수명과 연관시키기 위해 생성된다. 상이한 값들이 단자 전압 값들 또는 범위들에서의 변화들과 용량 감퇴 사이에 좀더 완전한 상관 관계들을 생성하기 위해 상이한 셀들에 관해 사용될 수도 있다. 게다가, 단자 전압 값들 또는 범위들에서의 변화는 픽 (Fick) 의 법칙 및 배터리/셀 내에서의 전류 수송 법칙을 푸는 것과 같은, 리듐-이온들의 수송에 대한 물리적인 모델들을 이용하여 연관될 수도 있다.
특히, 미리 결정된 범위 또는 범위들은 본 발명들의 적응적 회로 및/또는 프로세스들에 의해 또는 다른 회로 및 프로세스들 (예를 들어, "오프-디바이스"이거나, "오프-칩" 이거나 또는 본 발명들의 회로와는 별개인 회로) 에 의해 계산되거나 또는 결정될 수도 있다. 미리 결정된 범위 또는 범위들은 제조, 테스트 또는 보정 동안 메모리에 (예를 들어, 데이터베이스 또는 룩업 테이블에) 저장될 수도 있으며, 그 동작 동안 본 발명들의 적응적 회로 및/또는 프로세스들에 액세스할 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 미리 결정된 범위들은 초기 미리 결정된 범위들에 대해서 미리 결정된 방법으로 (예를 들어, 시간/사용에 걸쳐서 고정된 관계로 - 이것은 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하거나 또는 이용할 수도 있다) 변할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 이런 결정된 범위들은 예를 들어, 배터리/셀의 SOC, SOH 및/또는 온도를 포함한, 배터리/셀의 하나 이상의 파라미터들의 상황 또는 상태와 같은 고려사항들에 의존할 수도 있다. 특히, 이런 파라미터들의 하나가 온도인 경우, 시스템은 배터리/셀의 온도를 나타내는 데이터를 제공하는 (배터리/셀에 열적으로 커플링되는) 온도 센서를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 일 실시형태에서, 미리 결정된 범위들은 배터리/셀의 SOC 에 의존한다. 이와 관련하여, 적응적 충전 회로 및 기법들은 배터리/셀의 SOC 가 낮을 때는 더 높은 전류 또는 전하를, 배터리/셀의 SOC 가 높을 때는 더 낮은 전류 또는 전하를, 배터리/셀에 인가하거나 또는 주입할 수도 있다. 여기서, 전류가 리듐-이온 셀을 충전할 때, 리튬 이온들이 음극으로부터 전해질을 가로질러 이동하여, 양극의 그레인들로 확산한다. 따라서, 낮은 SOC 에서, 양극으로의 리튬 이온들의 확산율이 높은 SOC 에서의 확산율보다 더 빠를 수 있다. 확산율에서의 차이는 실질적으로 변할 수 있다. 게다가, 임피던스 (특히, 배터리/셀이 인가 전류에 내보이는 저항을 나타내는 그의 실수부) 가 낮을 때는 더 높은 충전 전류를 이용하고, 임피던스가 높을 때는 더 낮은 충전 전류를 이용하는 것이 유익할 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 적응적 충전 알고리즘 또는 기법은 충전 전류를 적응시키거나, 변화시키거나 및/또는 조정함으로써, 이런 충전 전류에 응답하는 전압에서의 변화를 제어하거나, 관리하거나 및/또는 감소시킨다.
특히, 충전 기법들 및/또는 회로가 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 후속 충전에 응답하는 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어함에 따라, 순수 유효 충전 레이트에 영향을 미칠 수도 있다. 즉, 순수 유효 충전 레이트는 예를 들어, 전류 충전 또는 충전 신호의 진폭, 충전 또는 충전 신호의 형태 (예를 들어, 삼각형, 직사각형, 톱니 및/또는 사각형 파들), 전류 충전 또는 충전 신호의 지속기간 또는 폭, 충전 또는 충전 신호의 주파수 및/또는 충전 또는 충전 신호의 듀티 사이클을 포함한, 충전 또는 충전 신호의 하나 이상의 특성들을 주어진 충전 기간 동안 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 통해서, 조정되거나 및/또는 제어될 수도 있다. 그러나, 이 충전 기법들 및/또는 회로는 (주어진 펄스 형태 - 예를 들어, 직사각형, 삼각형, 사인곡선 또는 사각형 전류 펄스들에 대해) 전류 펄스(들)의 피크 진폭 및/또는 지속기간을 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정하여, 응답적으로 충전을 제어함으로써, 전체 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작의 시간 지속기간을 최소화하거나 및/또는 감소시킬 수도 있다. 사실대로 말하자면, 이 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작의 하나 이상의 부분들 동안 최대 전하 미만을 (배터리/셀의 반응 단자 전압이 미리 결정된 범위에 도달함이 없이) 배터리/셀에 인가하거나 또는 주입할 수도 있다. 이러한 상황 하에서, 전체 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작의 시간 지속기간이 증가할 가능성이 있을 수도 있다.
미리 결정된 범위 또는 범위들은 영구적인, 반영구적인 또는 일시적인 메모리에 저장될 수도 있다. 이와 관련하여, 메모리는 데이터, 방정식들, 관계들, 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블을 (예를 들어, 재프로그래밍될 때까지) 영구적인, 반영구적인 또는 일시적인 임의 종류 또는 유형의 메모리 (예를 들어, EEPROM, 플래시, DRAM 및/또는 SRAM) 에 저장할 수도 있다. 더욱이, 메모리는 별개이거나 또는 본 발명들의 다른 회로 (예를 들어, 제어 회로) 상에 상주할 (즉, 통합될) 수도 있다. 일 실시형태에서, 메모리는 일회 프로그래밍가능할 수도 있거나, 및/또는 미리 결정된 범위(들)의 데이터, 방정식들, 관계들, 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블은 (예를 들어, 테스트 동안 또는 제조 시에 프로그래밍되는) 일회 프로그래밍가능 메모리에 저장될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 메모리는 한 번보다 많이 프로그래밍가능할 수 있으며, 이에 따라서, 미리 결정된 범위(들) 은 초기 저장 이후 (예를 들어, 테스트 및/또는 제조 후) 외부 또는 내부 회로를 통해서 업데이트되거나, 기록되거나, 재기록되거나 및/또는 수정될 수도 있다.
어떤 실시형태들에서, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들을 구현하는 것과 관련한 다음 2가지 고려사항들에 유의해야 한다.
i. 총 충전 시간을 최소화하거나 또는 감소시키는 것: 실질적인 이유들로, 배터리/셀이 주어진 시간 기간 (예를 들어, 최대 허용 시간 기간) 내에 충전된다. 일반적으로, 사양 값은 그 애플리케이션에 의존하여 정의되거나 또는 선택된다. 예를 들어, 소비자 애플리케이션들에서 채용되는 배터리들에 있어서는, 대략 2 내지 4 시간이며, 수송 애플리케이션들에서 채용되는 배터리들에 있어, 8 시간까지 일 수도 있다. 이것은 순수 유효 충전 전류에 대한 사양 (specification) 을 초래한다;
ii. 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키는 것: 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 또는 증가시키기 위해, (i) 낮은 전류에서 배터리/셀을 충전하거나 및/또는 (ii) 어떤 전하도 배터리/셀에 인가 또는 주입되지 않는 (예를 들어, 충전 신호들 또는 패킷들 사이의) 충전의 기간들 사이에 또는 이내에 휴지 기간들을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.
따라서, 어떤 양태들에서, 본 발명들의 충전 회로는 (예를 들어, 충전 동작의 열화 메카니즘들을 최소화하거나 및/또는 감소시킴으로써) (i) 배터리/셀의 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키고자 하며, (ii) 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키고자 하는 적응적 기법들을 구현한다.
도 1a 를 참조하면, 예시적인 일 실시형태에서, 배터리/셀에 대한 적응적 충전 회로 (10) 는 본원에서 설명하는 적응적 충전 기법들 중 하나 이상을 구현하는, 충전 회로 (12), 모니터링 회로 (14) 및 제어 회로 (16) 를 포함한다. 간단히 말하면, 일 실시형태에서, 충전 회로 (12) 는 하나 이상의 전류 또는 전하 신호를 배터리/셀에 응답적으로 인가한다. (예를 들어, 도 2a 및 도 2b 참조). 또한, 충전 회로 (12) 는 (배터리/셀에의 전하 또는 전류의 순수 입력을 제공하는) 하나 이상의 충전 신호들 및 (배터리/셀로부터의 전하 또는 전류의 순수 제거를 제공하는) 하나 이상의 방전 신호들을 제공할 수도 있다. (예를 들어, 도 2c 및 도 2d 참조).
본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들은 배터리/셀을 충전하기 위해 본원에서 설명되든, 현재 알려져 있든 또는 추후에 개발되든, 임의의 충전 회로 (12) 를 채용할 수도 있으며; 모든 이런 충전 회로 (12) 은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 발명들의 충전 회로 (12) 는 (본원에서 설명하는 바와 같이) 충전 및 방전 신호들, 패킷들 및 펄스들을 발생할 수도 있다. 특히, 충전 회로 (12) 는 일반적으로 제어 회로 (16) 로부터의 제어 신호들에 응답할 수 있다.
도 3a 내지 도 3j 를 참조하여, 아래에서 좀더 자세히 설명하는 바와 같이, 충전 및 방전 신호들은 복수의 충전 패킷들을 포함할 수도 있으며, 각각의 충전 패킷은 하나 이상의 충전 펄스들, 및 어떤 실시형태들에서, 하나 이상의 방전 펄스들을 포함한다. 또한, 충전 및 방전 신호들은 하나 이상의 방전 패킷들을 포함할 수도 있으며, 각각의 방전 충전 패킷은 하나 이상의 방전 펄스들을 포함한다. (도 3k 내지 도 3n 참조). 또한, 사실대로 말하자면, 충전 및 방전 신호들은 충전 패킷들 및 하나 이상의 방전 패킷들을 포함할 수도 있으며, 각각의 충전 패킷 및 방전 패킷은 하나 이상의 충전 펄스들 및/또는 하나 이상의 방전 펄스들을 포함한다. (도 3k 및 도 3n 참조).
도 1a 를 계속 참조하면, 모니터링 회로 (14) 는 예를 들어, 단자 전압, 개방 회로 전압 (OCV) 및/또는 배터리/셀의 온도를 포함한, 배터리/셀의 조건 또는 특성들을, 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로, 측정하거나, 모니터링하거나, 감지하거나, 검출하거나, 및/또는 샘플링한다. 특히, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들은 이런 데이터를 획득하기 위하여 본원에서 설명되든, 현재 알려져 있든, 추후 개발되든, 임의의 모니터링 회로 (14) 및/또는 측정 또는 모니터링 기법들을 채용할 수도 있으며; 모든 이런 모니터링 회로 (14) 및 측정 또는 모니터링 기법들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 모니터링 회로 (14) 는 배터리/셀의 조건 또는 특성들을 나타내는 데이터를 제어 회로 (16) 에 제공한다. 더욱이, 모니터링 회로는 배터리/셀의 온도를 나타내는 데이터를 발생하거나, 측정하거나 및/또는 제공하기 위해 배터리/셀에 열적으로 커플링되는 하나 이상의 온도 센서들 (미도시) 를 포함할 수도 있다.
제어 회로 (16) 는, 모니터링 회로 (14) 로부터의 데이터를 이용하여, 충전 또는 재충전 프로세스와 관련하는 배터리/셀의 상태 또는 조건을 계산하거나, 결정하거나 및/또는 평가한다. 예를 들어, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류에 응답하는, 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정한다. 또한, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 SOC, 배터리/셀의 SOH, 배터리/셀의 부분 완화 시간 및/또는 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간 중 하나, 일부 또는 모두를 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정할 수도 있다.
또한, 제어 회로 (16) 는 본원에서 설명하는 적응적 충전 기법들 및 알고리즘들의 하나 이상에 기초하거나 또는 이용하여, 충전 시퀀스 또는 프로파일을 계산하거나, 결정하거나 및/또는 구현한다. 이와 관련하여, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, (충전 회로 (12) 의 동작을 제어하는 것을 통해서) (충전 또는 재충전 시퀀스/동작 동안 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류에 응답하는) 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 일 실시형태에서, 충전 회로 (12) 가 (하나 이상의 충전 펄스들을 갖는) 충전 패킷들을 배터리/셀에 인가하는 경우, (예를 들어, 본원에서 설명하는 독창적인 적응적 충전 기법들 중 하나 이상을 구현하는) 제어 회로 (16) 는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 충전 패킷들의 특성들을 (충전 회로 (12) 를 제어하는 것을 통해서) 각각의 충전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 예를 들어, 제어 회로 (16) 는 충전 회로 (12) 에게 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 제어하는 것을 통해서 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 특성들을 변경하도록 명령할 수도 있다. 이러한 방법으로, 제어 회로 (16) 는 일 실시형태에서, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류를 (충전 회로 (12) 를 제어하는 것을 통해서) 전하 또는 전류에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 충전 회로 (12) 는 충전 또는 재충전 시퀀스, 동작 또는 사이클 동안 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 배터리/셀에 인가한다. 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 (i) 인가되는 충전 펄스들의 특성들 및/또는 (ii) 방전 펄스의 특성들을, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 낮게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 여기서 또한, 제어 회로 (16) 는 (충전 회로 (12) 의 제어를 통해서) 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭 및 방전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을, 충전 시퀀스 동안 (i) 충전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화 및 (ii) 방전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 각각 미리 결정된 범위들 이내에 있게 하는 방법으로, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 제어 회로 (16) 는 (충전 회로 (12) 의 제어를 통해서) 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭 및 방전 펄스(들) 를, 미리 결정된 범위 이내인, (i) 충전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화와 (ii) 방전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화 사이의 관계를 제공하는 방법으로, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 따라서, 이들 실시형태들에서, (예를 들어, 본원에서 설명하는 독창적인 적응적 충전 기법들 중 하나 이상을 구현하는) 제어 회로 (16) 는 충전 및/또는 방전 펄스들의 하나 이상의 특성들을, (i) 충전 펄스들 및/또는 방전 펄스들에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화들이 미리 결정된 범위(들) 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값(들) 보다 작게, 및/또는 (ii) 이런 변화들 사이의 관계가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다.
특히, 제어 회로 (16) 는 하나 이상의 프로세서들, 하나 이상의 상태 기계들, 하나 이상의 게이트 어레이들, 프로그래밍가능 게이트 어레이들 및/또는 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이들, 및/또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 사실대로 말하자면, 제어 회로 및 모니터링 회로는 서로 뿐만 아니라, 다른 엘리먼트들과 회로를 공유할 수도 있으며; 이런 회로는 본원에서 설명하는 회로와는 분리되고 다를 수도 있는, 하나 이상의 다른 동작들을 또한 수행할 수도 있는 복수의 집적 회로들 중에 분산될 수도 있다. 더욱이, 제어 회로 (16) 는 본원에서 설명하고 도시하는 특정의 방법들, 기법들, 작업들 또는 동작들을 구현하는 하나 이상의 애플리케이션들, 루틴들, 프로그램들 및/또는 데이터 구조들을 수행하거나 또는 실행할 수도 있다. 애플리케이션들, 루틴들 또는 프로그램들의 기능은 결합되거나 또는 분산될 수도 있다. 게다가, 애플리케이션들, 루틴들 또는 프로그램들은 제어 회로 (16) 에 의해 현재 알려져 있든, 또는 추후 개발되든, 임의의 프로그래밍 언어, 예를 들어, 컴파일되든 컴파일되지 않든, 어셈블리, FORTRAN, C, C++, 및 BASIC 를 이용하여, 구현될 수도 있으며; 이의 모두는 본 발명들이 범위 내에 포함시키려고 의도된다.
동작시, 충전 회로 (12) 는 전하 또는 전류를 배터리/셀에 인가한다. (예를 들어, 도 2a 내지 도 2d 의 예시적인 충전 파형들 참조). 모니터링 회로 (14) 는 인가된 전하에 의해 또는 결과로서 유발되는 단자 전압에서의 변화를 결정하기 위하여, 배터리/셀의 단자들에서 전압들을 측정하거나 또는 검출한다. 이와 관련하여, 일 실시형태에서, 모니터링 회로 (14) 는 전하 또는 전류를 배터리/셀에 인가하기 전에 (예를 들어, 이런 전하 또는 전류를 인가하기 직전에), 그리고 그 마지막에 (예를 들어, 이런 전하 또는 전류의 인가를 종료한 직후에) 단자 전압을 측정한다. 제어 회로 (16) 는, 모니터링 회로 (14) 에 의해 측정된 단자 전압들을 이용하여, 이런 전하 또는 전류에 응답하는 단자 전압에서의 변화를 계산하고, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은지 여부를 결정한다.
단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은 경우, 제어 회로 (16) 는, 일 실시형태에서, 충전 회로 (12) 에게 후속 충전 동안 동일한 또는 유사한 충전 패킷을 배터리/셀에 인가하도록 명령한다. 그러나, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 밖인 경우 (즉, 미리 결정된 범위보다 작거나 또는 더 큰 경우), 제어 회로 (16) 는 (충전 회로 (12) 를 통해서) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 후속 충전 (예를 들어, 바로 후속하는 충전 패킷) 에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 여기서, 제어 회로 (16) 는 충전의 하나 이상의 특성들에 대한 변화를, 후속 충전을 통해서 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 계산하거나 또는 결정한다. 특히, 미리 결정된 범위는 실제로 예를 들어, 미리 결정된 레이트 또는 패턴에 따라서, 및/또는 측정된, 결정된 및/또는 추정된 SOC 및/또는 배터리/셀의 SOH 에 따라서 변할 수도 있다.
특히, 도 1a, 도 4a 및 도 5a 를 참조하면, 일 실시형태에서, 모니터링 회로 (14) 는 충전 펄스에 대한 단자 전압 응답을 측정하거나 샘플링하거나 및/또는 결정하고, 충전 펄스의 시작에서의 전압에 연관되는 제 1 전압 (V1) 및 충전 펄스의 끝에서의 전압에 연관되는 제 2 전압 (V2) 을 나타내는 데이터, 및/또는 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크를, 제어 회로 (16) 에 제공한다. 이에 기초하여 또는 이런 데이터를 이용하여, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스에 기인하는, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은지 여부를 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정한다. 제어 회로 (16) 가 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은 것으로 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정하는 경우, (제어 회로 (16) 가 이런 특성들을 예를 들어, 부분 평형까지의 완화 시간 및/또는 SOC 및/또는 SOH 의 고려사항들 측정치들과 같은 다른 고려사항들의 결과로 변경할 수도 있지만) 제어 회로 (16) 는 이에 기인하는 후속 충전 패킷들의 특성들을 변경하지 않거나 및/또는 유지한다.
그러나, 제어 회로 (16) 가 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 밖에 있는 것으로 결정하는 경우, 제어 회로 (16) 는 (충전 회로 (12) 를 통해서) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류를, 후속 전하 또는 전류에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해, 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 포함한 충전 패킷의 하나 이상의 특성들을 변경할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 충전 패킷들에 응답하는 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위보다 작은 경우, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스(들)의 진폭 및/또는 폭을 증가시킴으로써, 후속 패킷 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷) 에서 더 많은 전류 또는 전하를 배터리/셀에 주입할 수도 있다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 진폭을 증가시키고 충전 펄스(들)의 폭을 감소시킴으로써, 후속 패킷 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷) 에서, 그러나, 이전 패킷/펄스보다 더 높은 진폭에서, 동일한 양의 전류 또는 전하를 배터리/셀에 주입할 수도 있다. (예를 들어, 도 6a 참조).
하나 이상의 충전 패킷들에 응답하는 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위보다 큰 경우, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스(들)의 진폭 및/또는 폭을 감소시킴으로써, 후속 패킷 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷) 에서 더 적은 전류 또는 전하를 배터리/셀에 주입할 수도 있다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 진폭을 감소시키고 충전 펄스(들)의 폭을 증가시킴으로써, 후속 패킷 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷) 에서, 그러나 이전 펄스보다 더 낮은 진폭에서, 동일한 양의 전류 또는 전하를 배터리/셀에 주입할 수도 있다. (예를 들어, 도 6a 참조).
특히, 도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스의 진폭 및/또는 지속기간 뿐만 아니라, 휴지 기간 (Trest) 의 지속기간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는, 충전 회로 (12) 를 통해서, 충전 패킷의 일정한 기간 (Tpacket) 을 유지하기 위해 충전 펄스의 진폭 및 지속기간, 및 휴지 기간 (Trest) 의 지속기간을 조정한다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 충전에 대한 배터리/셀의 응답과 관련하는 다른 고려사항들 및 파라미터들 (예를 들어, (배터리/셀의 최대한 또는 완전한 평형에 대한) 과전위 또는 최대 완화 시간 및/또는 (배터리/셀의 부분-평형까지의) 완화 시간) 을 수용하도록, 휴지 기간 (Trest) 의 지속기간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
충전 패킷이 하나 이상의 충전 펄스들 및 적어도 하나의 방전 펄스를 포함하는 이들 실시형태들에서, 모니터링 회로 (14) 는 충전 및 방전 펄스들에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 결정할 수도 있다. 예를 들어, 도 5b 를 참조하면, 모니터링 회로 (14) 는 (1) 충전 펄스의 시작에서의 전압에 연관되는 제 1 전압 (V1), (2) 충전 펄스의 끝에서의 전압 및/또는 충전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는 제 2 전압 (V2), (3) 방전 펄스의 시작에서의 전압에 연관되는 제 3 전압 (V3), 및 (4) 방전 펄스의 끝에서의 전압 및/또는 방전 펄스에 기인하는 단자 전압에서의 변화의 피크에 연관되는 제 4 전압 (V4) 을 포함한, 충전 및 방전 펄스들에 응답하는 단자 전압들을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 결정할 수도 있다. 제어 회로 (16) 는, 충전 및/또는 방전 펄스들에 응답하는 단자 전압들을 이용하여, 배터리/셀의 단자 전압들에서의 하나 이상의 변화들을 계산할 수도 있다.
일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 어떤 방전 펄스들도 갖지 않는 충전 패킷들과 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, 충전을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해, 동일한 기법들을 채용한다. 즉, 제어 회로 (16) 는 하나 이상의 후속 충전 패킷들에 응답하여, 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은 단자 전압을 제어하거나, 조정하거나 및/또는 제공하기 위해서, 충전 펄스(들)의 특성들을 조정한다.
또 다른 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 (i) 충전 펄스(들)에 기인하는 단자 전압에서의 변화 및 (ii) 방전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 동일한 미리 결정된 범위 이내 이거나 또는 각각 펄스(들)의 각각과 연관되는 각각의 미리 결정된 범위들 이내인지 여부를 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정한다. 충전 펄스(들)에 기인하는 단자 전압에서의 변화 및 방전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 동일한 미리 결정된 범위 또는 연관된 미리 결정된 범위들 밖에 있는 경우, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스(들) 및/또는 방전 펄스(들)의 하나 이상의 특성들 (예를 들어, 충전 펄스(들) 및/또는 방전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭) 을, 충전 회로 (12) 를 제어하는 것을 통해서, 후속 패킷에 응답하는 변화가 하나 이상의 미리 결정된 범위들 이내 이거나 및/또는 하나 이상의 미리 결정된 값들보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 제어 회로 (16) 는 배터리/셀에 주입되는 상당량의 전류 및/또는 배터리/셀로부터 제거되는 상당량의 전하 또는 전류를 바로 후속하는 패킷들에 대해 일정하거나 또는 실질적으로 일정하게 유지하면서, 펄스(들)의 특성들을 변경할 수도 있다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 펄스(들)의 특성들을 변경하고, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 상당량의 전하 또는 전류 및/또는 배터리/셀로부터 제거되는 상당량의 전하 또는 전류를, 후속 패킷(들)에 응답하는 전압에서의 변화가 하나 이상의 미리 결정된 범위들 이내 이거나 및/또는 하나 이상의 미리 결정된 값들보다 작게, 변경할 수도 있다.
따라서, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭 및 방전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 (충전 회로 (12) 를 제어하는 것을 통해서) 후속 충전 동안 (i) 충전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화 및/또는 (ii) 방전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 각각 미리 결정된 범위들 이내에 있게 하는 방법으로, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 본 발명들의 제어 회로 (16) 는 후속 충전 동안, 미리 결정된 범위 이내인, (i) 충전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화와 (ii) 방전 펄스(들)에 기인하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화 사이의 관계를 제공하는 방법으로, 충전 펄스(들) 및 방전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이에 따라서, 충전 패킷이 하나 이상의 충전 및 방전 펄스들을 포함하는 이들 실시형태들에서, 본 발명들의 제어 회로 (16) 는 패킷의 충전 및/또는 방전 펄스들의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어함으로써, 충전 펄스 및/또는 방전 펄스에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를, (i) 각각의 이런 변화가 미리 결정된 범위(들) 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값(들) 보다 작게, 및/또는 (ii) 이런 변화들 사이의 관계가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 제어할 수도 있다.
도 5b 를 계속 참조하면, 제어 회로 (16) 는 충전 및/또는 방전 펄스들의 진폭 및 폭을 제어하는 것에 더하여, 휴지 기간들 중 하나 또는 양자의 지속기간 (Tinter 및 Trest) 을 제어할 수도 있다. 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는, 충전 회로 (12) 를 통해서, 일정한 충전 패킷의 기간 (Tpacket) 을 유지하기 위해 충전 및/또는 방전 펄스들의 진폭 및 폭, 및 휴지 기간들 중 하나 또는 양자의 지속기간 (Tinter 및 Trest) 을 조정한다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화와 관련하는 충전 및/또는 방전 펄스들의 진폭 및/또는 지속기간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 충전에 대한 배터리/셀의 응답과 관련하는 다른 고려사항들 및 파라미터들 (예를 들어, (배터리/셀의 최대한 또는 완전한 평형에 대한) 과전위 또는 최대 완화 시간 및/또는 (배터리/셀의 부분-평형까지의) 완화 시간) 을 수용하도록, 휴지 기간들 중 하나 또는 양자의 지속기간 (Tinter 및 Trest) 을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 제어 회로 (16) 는 그 패킷 내 복수의 펄스들 및/또는 복수의 패킷들에 관련하는 배터리/셀의 평균화한 응답에 기초하거나 또는 이용하여, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 후속 전하 또는 전류의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로 (16) 는 충전 회로 (12) 에 의해 발생되어 충전 패킷들에 의해 배터리/셀에 인가되는 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을, 복수의 충전 패킷에 걸쳐 평균한 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이와 유사하게, 본 발명들의 충전 기법들 및/또는 회로는 패킷의 복수의 충전 펄스들에 의해 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류를 패킷의 복수의 충전 펄스들에 걸쳐서 평균한 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
제어 회로 (16) 는 현재 알려져 있거나 또는 추후 개발될 임의 유형의 에버리징 (averaging) 을 채용할 수도 있으며; 이의 모두는 본 발명들이 범위 내에 포함시키려고 의도된다. 예를 들어, 제어 회로 (16) 는 패킷들의 별개의 또는 상호 배타적인 그룹들 또는 "롤링" 평균을 채용할 수도 있으며, 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 패킷에 응답하여, 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화로서 "새로운" 평균을 결정하거나 또는 계산한다. 또, 모든 유형들의 평균 및 평균 기법들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
특히, 충전 패킷들에 대한 설명은 방전 패킷의 펄스들의 제어에 적용할 수 있다. 이와 관련하여, 제어 회로 (16) 는 방전 패킷들의 하나 이상의 특성들을, 후속 방전 패킷 및/또는 충전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 방전 패킷들은 하나 이상의 방전 펄스들 (예를 들어, 도 3k 내지 도 3n 참조) 뿐만 아니라, 그 방전 펄스(들) (예를 들어, 도 3k, 도 3m 및 도 3n 참조) 에 더해서, 하나 이상의 충전 펄스들을 포함한다.
동작시, 충전 패킷들과 유사하게, 모니터링 회로 (14) 는 그 방전 펄스에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 결정하고 그것을 나타내는 데이터를 제어 회로 (16) 에 제공하며, 그 제어 회로는 방전 펄스에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화를 결정한다. (예를 들어, 도 5b 참조). 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작은지 여부를 계산하거나 또는 결정한다. 전압에서의 변화가 그 범위 밖인 경우, 제어 회로 (16) 는 방전 패킷들에 의해 배터리/셀로부터 제거되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 후속 방전 패킷들 (및/또는 후속 충전 패킷들) 에 응답하는 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. (예를 들어, 도 5b 참조). 특히, 제어 회로 (16) 는 방전 패킷을 (충전 회로 (12) 의 제어를 통해서) 충전 패킷과 관련하여 위에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
특히, 미리 결정된 범위는 고정될 수도 있거나, 또는 예를 들어, 시간 또는 사용에 걸쳐서, 및/또는 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들 및/또는 충전까지의 또는 동안의 배터리/셀의 응답들에 기초하여, 변경되거나 또는 조정될 수도 있다. 일 실시형태에서, 미리 결정된 범위는 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초한다. 예를 들어, 경험적 데이터에 기초하여, 배터리/셀과 연관되는 제어 회로 (16) 는 미리 결정된 범위들을 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들 (예를 들어, 배터리/셀의 SOC 및/또는 SOH) 및/또는 충전까지의 또는 동안의 배터리/셀의 응답들에 기초하여, 결정하거나, 계산하거나 및/또는 채용할 수도 있다. 이런 결정된 범위들은 고정되거나 (예를 들어, 고정된 또는 미리 결정된 패턴에 따르거나) 또는 변할 수도 있다.
일 실시형태에서, 미리 결정된 범위에서의 변화들은 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들, 및/또는 충전 프로세스까지의 또는 동안의 배터리/셀의 응답들에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 미리 결정된 범위는 예를 들어, SOC, SOH, (배터리/셀의 최대한 또는 완전한 평형에 대한) 과전위 또는 최대 완화 시간 및/또는 (배터리/셀의 부분-평형까지의) 완화 시간을 포함한, 배터리/셀의 하나 이상의 파라미터들에 기초하거나 또는 따라서, 변경하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다. 사실대로 말하자면, 일 실시형태에서, 배터리/셀이 종래의 화학적 성질, 설계 및 재료들을 채용하는 대표적인 재충전가능한 리듐-이온 (Li+) 배터리/셀인 경우, 미리 결정된 범위는 배터리/셀의 SOC 에 의존할 수도 있으며 - 예를 들어, 미리 결정된 범위는 (i) 배터리/셀이 0 - 10% 의 SOC 를 포함할 때는 250mV ± 5%, (ii) 배터리/셀이 10 - 20% 의 SOC 를 포함할 때는 235mV ± 5%, (iii) 배터리/셀이 20 - 30% 의 SOC 를 포함할 때는 215mV ± 5%, (iv) 배터리/셀이 30 - 50% 의 SOC 를 포함할 때는 190mV ± 5%, (v) 배터리/셀이 50 - 60% 의 SOC 을 포함할 때는 160mV ± 5%, (vi) 배터리/셀이 60 - 70% 의 SOC 를 포함할 때는 130mV ± 5%, (vii) 배터리/셀이 70 - 80% 의 SOC 를 포함할 때는 120mV ± 5%, (viii) 배터리/셀이 80 - 90% SOC 를 포함할 때는 110mV ± 5%, (ix) 배터리/셀이 90 - 100% 의 SOC 를 포함할 때는 100mV ± 5% 일 수도 있다.
사실대로 말하자면, 예시적인 일 실시형태에서, 순수 유효 충전 전류는 0 - 20% SOC 에서 1 - 1.5C 일 수도 있으며, 80 - 100% SOC 에서는, 0.1 - 0.4C 까지 감소될 수도 있다. 특히, 시간에 따른 순수 유효 충전 전류에서의 변화의 테이퍼 (taper) 는 선형이거나 또는 비선형 (예를 들어, 시간의 제곱근) 일 수도 있다. (예를 들어, 도 7 참조). 또한, 10% 보다 작은 SOC 에 대해서는 순수 유효 충전 전류를 초기에 낮게 생성한 후, 대략 5 - 20% SOC 근처에서는 최대치에 도달하게 한 후, 90 - 100% SOC 근처에서는 하한 값까지 점차 저하시키는 것도 가능하다. 이들 모두는 배터리에서의 근본적인 물리적인 메카니즘들, 예를 들어, 리튬 이온들의 대량 수송, 반응 속도론 및/또는 그들의 연관된 시상수들, 및/또는 리튬 이온들의 인터칼레이션 (intercalation) 동안 양극에서의 변형들을 고려하면서, 충전 전류 및 충전 시간을 최적화하려는 목적을 갖는, 순수 유효 충전 전류의 테이퍼 함수의 여러 실시형태들이다.
따라서, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 하나 이상의 미리 결정된 범위들을 배터리/셀의 상황 또는 상태에 기초하여 (예를 들어, 배터리/셀의 SOC, 배터리/셀의 SOH, 과전위 및/또는 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여) 계산하거나, 결정하거나, 및/또는 채용할 수도 있다. 즉, 제어 회로 (16) 에 의해 채용되며 단자 전압에서의 변화가 평가되는데 기초인 미리 결정된 범위는 배터리/셀의 상황 또는 상태, 예를 들어, 배터리/셀의 SOC 및 배터리/셀의 SOH 에 의존할 수도 있다.
일 실시형태에서, 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터에 기초하여, 제어 회로 (16) 또는 외부 회로는 특정의 배터리/셀에 대해 미리 결정된 범위들의 초기 세트를 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, (i) 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터 및 (ii) 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하거나 또는 이용하여, 제어 회로 (16) 또는 외부 회로는 특정의 또는 연관된 배터리/셀에 대해 미리 결정된 범위들의 세트를 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 이런 결정된 범위들은 배터리/셀의 하나 이상의 상태들 (예를 들어, 배터리의 SOC) 에 기초할 수도 있다. 제어 회로는 미리 결정된 범위들을 배터리/셀의 수명 또는 사용에 걸쳐서 - 예를 들어, 배터리/셀의 변화 조건들 (예를 들어, 배터리/셀의 측정된 SOH) 에 기초하여, 적응적으로 조정할 수도 있다.
특히, 미리 결정된 범위들의 세트는 제어 회로 (16) 에 의해 또는 제어 회로 (16) 이외의 회로 (예를 들어, 제어 회로 (16) 에 대해 "오프-디바이스" 또는 "오프-칩" 인 회로) 에 의해 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 미리 결정된 범위들은 제조, 테스트 또는 보정 동안 메모리에 (예를 들어, 데이터베이스 또는 룩업 테이블에) 저장될 수도 있으며, 그 동작 동안 본 발명들의 적응적 회로 및/또는 프로세스들에 액세스할 수 있다.
일 실시형태에서, (예를 들어, 배터리의 SOC 에 기초하는) 미리 결정된 범위들의 세트는 계산되거나 또는 결정되어, 메모리에 (예를 들어, 제조, 테스트 또는 보정 동안) 저장될 수도 있다. 그후, 제어 회로는 미리 결정된 범위들의 세트를 배터리/셀의 조건 - 예를 들어, 배터리/셀의 SOH 에 기초하여, 조정하거나 또는 적응시킬 수도 있다. 이의 대안으로, 메모리는 미리 결정된 범위들의 다수의 세트들을 (예를 들어, 룩업 테이블 또는 매트릭스에) 저장할 수도 있으며, 제어 회로 (16) 는 주어진 미리 결정된 범위를, 배터리/셀의 SOC 및 SOH 을 포함한 배터리/셀의 하나 이상의 조건들에 기초하여, 채용한다.
따라서, 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 에 의해 채용되는 미리 결정된 범위들은 미리 결정된 범위들의 세트를 나타내거나 또는 "식별하는" 배터리/셀의 SOH, 및 미리 결정된 범위들의 세트 내 특정의 미리 결정된 범위를 나타내거나 또는 "식별하는" 배터리/셀의 SOC 에 의존한다. 이들 실시형태들에서, 제어 회로는 충전 프로세스의 제어를 배터리/셀의 열화하는 SOH 에 기초하거나 또는 응답하여 적응시킨다. 또한, 미리 결정된 범위들 또는 특정의 미리 결정된 범위의 세트는 예를 들어, 과전위, 완화 시간 및/또는 배터리/셀의 온도를 포함한, 다른 파라미터들의 상태 또는 배터리/셀의 상태와 같은 다른 고려사항들에 의존할 수도 있다 (예를 들어, 일 실시형태에서, 미리 결정된 범위들은 배터리/셀의 온도에서의 증가에 따라서 증가할 수도 있다).
미리 결정된 범위들은 현재 알려져 있거나 또는 추후 개발될 임의의 메모리에 저장될 수도 있으며; 이의 모두는 본 발명들이 범위 내에 포함시키려고 의도된다. 예를 들어, 메모리는 (예를 들어, 재프로그래밍될 때까지) 영구적인, 반영구적인 또는 일시적인 메모리일 수도 있다. 일 실시형태에서, 메모리는 일회 프로그래밍가능할 수도 있거나, 및/또는 미리 결정된 범위(들)의 데이터, 방정식들, 관계들, 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블은 (예를 들어, 테스트 동안 또는 제조 시에 프로그래밍되는) 일회 프로그래밍가능 메모리에 저장될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 메모리는 한 번보다 많이 프로그래밍가능할 수 있으며, 이에 따라서, 미리 결정된 범위(들) 은 초기 저장 이후 (예를 들어, 테스트 및/또는 제조 후) 외부 또는 내부 회로를 통해서 업데이트되거나, 기록되거나, 재기록되거나 및/또는 수정될 수도 있다.
도 1a 내지 도 1c 를 참조하면, 메모리 (18) 는 다른 회로 (예를 들어, 제어 회로 (16)) 에 통합되거나 또는 내장되거나, 및/또는 별개일 수도 있다. 메모리 (18) 는 임의 종류 또는 유형 (예를 들어, EEPROM, 플래시, DRAM 및/또는 SRAM) 일 수도 있다. 메모리 (18) 는 미리 결정된 범위들, 방정식들, 및 관계들을 나타내는 데이터를 저장할 수도 있다. 이런 데이터는 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블에 포함될 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 어떤 실시형태들에서, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들을 구현하는 것과 관련한 2가지 고려사항들은 (i) 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키는 것 및 (ii) 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키는 것을 포함한다. 어떤 상황들 하에서, 그의 사이클 수명을 연장하기 위해서는 가장 느린 가능한 충전 레이트에서 배터리/셀을 충전하는 것이 바람직하다. 실질적인 이유들로, 그러나, 사용자는 주어진 시간 기간 (예를 들어, 최대 허용 시간 기간) 내에 배터리/셀을 충전하기를 원할 수도 있다. 일반적으로, 사양 값은 배터리/셀의 애플리케이션에 의존하여, 정의되거나, 선정되거나 및/또는 선택된다. 예를 들어, 소비자 애플리케이션들에 채용되는 종래의 배터리들에 대해서는 대략 2 내지 4 시간이며, 수송 애플리케이션들에 채용되는 종래의 배터리들에 대해서는, 8 시간까지 일 수도 있다. 이것은 순수 유효 충전 전류에 대한 사양을 초래한다. 더욱이, 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 또는 증가시키기 위해, (i) 배터리/셀을 낮은 전류에서 충전하거나 및/또는 (ii) 충전 기간들 사이에 완화 또는 휴지 기간들을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 어떤 양태들에서, 본 발명들의 충전 회로는 (예를 들어, 충전 동작의 열화 메카니즘들을 최소화하거나 및/또는 감소시킴으로써) (i) 배터리/셀의 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키고자 하며, (ii) 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키고자 하는 적응적 기법들을 구현한다.
또 다른 양태에서, 본 발명들은 충전 프로세스의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해 배터리/셀의 완화 시간을 나타내는 데이터를 채용하는 적응적 충전 기법들 및/또는 회로에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 완화 시간까지 충전 프로세스의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 또 다른 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 예를 들어, 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 중 적어도 일부분들 동안 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 값 또는 한계보다 작은 완화 시간을 유지하거나 또는 제공하기 위해, 배터리/셀의 완화 시간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
예를 들어, 충전 기법들 및/또는 회로가 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안 하나 이상의 충전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 배터리/셀에 인가하는 경우, 일 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 패킷의 휴지 기간을 배터리/셀의 완화 시간에 연관시키기 위해 충전 패킷의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안 배터리/셀의 완화 시간을, 예를 들어, 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 값 또는 한계보다 작게 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해, 충전 패킷의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이들 실시형태들에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 후속 패킷(들)의 충전 펄스(들)의 형태, 진폭, 시간 폭, 및/또는 후속 패킷(들)의 하나 이상의 휴지 기간들의 시간 폭을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 통해서, 충전 패킷의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 배터리/셀에 인가한다. 상기 실시형태들과 유사하게, 이 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 완화 시간에 따라서 또는 연관하여 충전 프로세스의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해, 방전 펄스(들)의 충전 펄스(들)의 하나 이상의 특성들 및/또는 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는, 이에 더하여, 또는 이 대신에, 예를 들어, 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안 완화 시간을 미리 결정된 범위 이내에 및/또는 값 또는 한계보다 작게 유지하거나 또는 제공하기 위해, 배터리/셀의 완화 시간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 인가되고 그로부터 제거되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들 및/또는 휴지 기간들을, 후속 패킷(들)의 충전 펄스(들) 및/또는 방전 펄스(들)의 형태, 진폭, 시간 폭, 및/또는 후속 패킷(들)의 하나 이상의 휴지 기간들의 시간 폭을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 통해서, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어함으로써, 이들 실시형태들을 구현할 수도 있다.
본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 완화 시간을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 모니터링하거나, 측정하거나, 결정하거나 및/또는 추정할 수도 있다 (예를 들어, 배터리/셀의 완화 시간을 N 번째 패킷 (여기서, N=1 내지 10) 마다 및/또는 10 - 1000 ms 마다 모니터링하거나, 측정하거나, 결정하거나 및/또는 추정할 수도 있다). 이에 더해, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 또한 충전 프로세스의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해 (예를 들어, 충전 프로세스의 하나 이상의 특성들을 N 번째 패킷 (여기서, N=1 내지 10) 마다 및/또는 10 - 1000 ms 마다 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해), 배터리/셀의 완화 시간을 나타내는 데이터를 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 이용할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (배터리/셀의 어떤 특성들 - 예를 들어, 배터리의 SOC 및 SOH 에 따라서 변할 수도 있는) 배터리/셀의 완화 시간을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 모니터링하거나, 측정하거나, 결정하거나, 추정한다. 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하여 또는 이용하여, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 주입되는 전하 또는 전류의 특성들을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다 (또는, 방전 전류가 채용되는 이들 실시형태들에서는, 배터리/셀로부터 제거되는 전하의 특성들을 적응시킬 수도 있다). 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 완화 시간을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정할 수도 있으며, 이에 응답하여 또는 이에 기초하여, (i) (일 실시형태에서, 바로 후속하는 패킷(들)의 충전 펄스들일 수도 있는) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 후속 충전 펄스들의 진폭 및 지속기간 및/또는 (ii) 휴지 기간의 지속기간을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정할 수도 있다. 이러한 방법으로, 휴지 기간의 지속기간이 완화 시간에 연관되거나, 및/또는 완화 시간이 후속 충전 동안 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 값 또는 한계보다 작아질 수도 있다.
따라서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (i) 배터리/셀의 완화 시간을 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 모니터링하거나, 측정하거나, 결정하거나 및/또는 추정하거나, (ii) 완화 시간이 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 값 또는 한계보다 작은지 여부를 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 및/또는 (iii) 배터리/셀의 완화 시간에 따라서 또는 연관하여, 및/또는 그 충전 동안 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 값 또는 한계보다 작게 완화 시간을 유지하거나 또는 제공하여, 전하 또는 전류 신호들의 특성들을, 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (i) 배터리/셀의 완화 시간을 X 개의 패킷들 (여기서, X=1 내지 10) 마다 모니터링하거나, 측정하거나, 결정하거나 및/또는 추정하거나, (ii) 완화 시간이 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 값 또는 한계보다 작은지 여부를 Y 개의 패킷들 (여기서, Y=1 내지 10) 마다 결정하거나, 및/또는 (iii) 전하 또는 전류 신호들의 특성들을 Z 개의 패킷들 (여기서, Z=1 내지 10) 마다 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 모든 치환들 및 조합들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 사실대로 말하자면, 이런 실시형태들은 (i) 하나 이상의 충전 펄스들을 갖는 충전 패킷들 및 (ii) 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 인가하거나 또는 주입하는 충전 기법들 및/또는 회로에 적용할 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 적응적 제어 회로 및/또는 기법들은 완화 시간 (및/또는 그 안에서의 변화들) 을 하나 이상의 이벤트들, 및/또는 충전 응답 특성들에 기초하여 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정한다 (예를 들어, 배터리/셀의 완화 시간이 배터리/셀의 다른 데이터, 특성들 또는 파라미터들 (예를 들어, 충전 동안 SOC, SOH, 과전위 또는 최대 완화 시간 및/또는 배터리/셀의 단자들에서의 전압) 과 "일치하지 않는다". 예를 들어, 하나 이상의 이벤트들에 응답하여 (예를 들어, 제안하는 배터리/셀 충전 응답 특성들 또는 파라미터들 사이의 "불일치" 로 인해, 예를 들어, 완화 시간이 정확히 측정되거나, 추정되거나 및/또는 결정되지 않을 수도 있다), 적응적 제어 회로 및/또는 기법들은 배터리/셀의 완화 시간 (및/또는 그 안에서의 변화들) 을 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정하거나, 및/또는 배터리/셀의 완화 시간 (및/또는 그 안에서의 변화들) 을 이용하여 충전 및/또는 방전 신호들의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다.
특히, 미리 결정된 범위들 또는 값들은 본 발명들의 적응적 회로 및/또는 프로세스들에 의해 또는 다른 회로 및 프로세스들 (예를 들어, "오프-디바이스" 또는 "오프-칩" 인 회로) 에 의해 계산되거나 또는 결정될 수도 있다. 미리 결정된 범위 또는 값들은 제조, 테스트 또는 보정 동안 메모리에 (예를 들어, 데이터베이스 또는 룩업 테이블에) 저장되며, 동작 동안 본 발명들의 적응적 회로 및/또는 프로세스들에 액세스할 수도 있다.
미리 결정된 범위들 또는 값들은 예를 들어, 배터리/셀의 SOC, SOH 및/또는 온도를 포함한, 하나 이상의 파라미터들의 상태 또는 배터리/셀의 상태와 같은 고려사항들에 의존할 수도 있다. 일 실시형태에서, SOC, SOH 및 피크 충전 전류에 대한 완화 시간의 의존으로 인해, 적응적 충전 회로 및/또는 기법은 배터리/셀을, 배터리/셀의 SOC 가 낮을 때는 더 높은 전류에서 충전하고 배터리/셀의 SOC 가 높을 때는 더 낮은 전류에서 충전할 수도 있다. 예를 들어, 어떤 상황들 하에서, 80% SOC 에서, 2C 와 1C 의 피크 전류 사이의 완화 시간 차이는 20 배를 초과한다 (도 8 참조). 전류가 리듐-이온 배터리/셀을 충전할 때, 리튬 이온들이 음극으로부터 전해질을 거쳐서, 양극의 그레인들로 확산한다. 배터리/셀의 낮은 SOC 에서, 양극으로의 리튬 이온들의 확산율이 높은 SOC 에서의 확산율보다 더 빠를 수도 있다. 확산율에서의 차이는 실질적으로 변할 수도 있다. 특히, 완화 시간에 대한 배터리/셀의 온도의 영향이 적응 프로세스의 미리 결정된 범위들 또는 값들의 세트에 포함될 수도 있으며 - 이에 따라서, 일 실시형태에서는, 제어 회로가 이런 결정된 범위들 또는 값들을 배터리/셀의 온도에 기초하거나 또는 따라서 적응시키는 경우, (배터리/셀에 열적으로 커플링된) 온도 센서들이 채용되거나 채용되지 않을 수도 있다.
게다가, 배터리/셀의 임피던스가 낮을 때는 더 높은 충전 전류를 이용하고, 배터리/셀의 임피던스가 높을 때는 더 낮은 충전 전류를 이용하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 적응적 충전 회로 및 기법들은 피크 충전 전류를 제어하거나, 변경하거나 및/또는 조정하여, 이에 응답하여 배터리/셀의 완화 시간을 제어하거나, 관리하거나, 감소시킨다. 이러한 방법으로, 적응적 충전 알고리즘 또는 기법은 위에 열거한 고려사항들, 즉, (i) 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키는 것 및 (ii) 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키는 것 중 적어도 하나에 기초하거나 또는 따라서, 충전 기법을 구현한다.
특히, 위에서 나타낸 바와 같이, 적응적 충전 알고리즘 또는 기법은 (종래의 화학적 성질, 설계 및 재료들을 채용하는) 리튬 이온 배터리/셀에 대해 순수 유효 충전 전류를 예를 들어, 1 - 1.5C 의 0 - 20% SOC 에서 제공하고, 그리고 80 - 100% SOC 에서는 0.1 - 0.4C 의 순수 유효 충전 전류를 제공할 수도 있다. 시간에 따른 순수 유효 충전 전류에서의 변화의 테이퍼는 선형이거나 또는 비선형 (예를 들어, 시간의 제곱근) 일 수도 있다. (예를 들어, 도 7 참조). 이들 모두는 본 발명들의 범위 내에 들어가는 배터리/셀에서의 기초적인 물리적인 메커니즘들, 예를 들어, 확산-제한되는 완화 시간, 및/또는 리튬 이온들의 인터칼레이션 동안 양극에서의 변형들을 고려하면서 충전 전류 및 충전 시간을 최적화하려는 목적을 갖는 순수 유효 충전 전류의 테이퍼 함수의 여러 실시형태들이다.
도 7 을 계속 참조하면, 테이퍼 형태, 값들 및 함수는, 어떤 실시형태들에서, 과전위 또는 최대 완화 시간을 미리 결정된 한계보다 작게 및/또는 미리 결정된 값들 이내에 유지하기를 원하는 희망에 따라서 유도되거나 또는 영향을 받는다. 과전위 또는 최대 완화 시간은 재충전 동작 동안 인가되는 전류의 특성들 (예를 들어, 충전 신호들, 방전 신호들, 충전 패킷들 및 방전 패킷들의 특성들) 을 변경함으로써 제어될 수도 있다. 본원에서 설명하는 바와 같이, 과전위 또는 최대 완화 시간 한계들/값들은 SOC 및 SOH 의 함수이거나 또는 SOC 및 SOH 에 따라서 변하며, 이에 따라서, 일 실시형태에서, 충전 전류는 SOC 및 SOH 의 함수이고 SOC 및 SOH 에 따라서 변한다.
미리 결정된 범위들 또는 값들은 영구적인, 반영구적인 또는 일시적인 메모리에 저장될 수도 있다. 이와 관련하여, 메모리는 데이터, 방정식들, 관계들, 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블을 (예를 들어, 재프로그래밍될 때까지) 영구적인, 반영구적인 또는 일시적인, 임의 종류 또는 유형의 메모리 (예를 들어, EEPROM, 플래시, DRAM 및/또는 SRAM) 에 저장할 수도 있다. 더욱이, 메모리는 별개이거나 또는 본 발명들의 다른 회로 (예를 들어, 제어 회로) 상에 상주할 (즉, 통합될) 수도 있다. 일 실시형태에서, 메모리는 일회 프로그래밍가능할 수도 있거나, 및/또는 미리 결정된 범위(들)의 데이터, 방정식들, 관계들, 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블은 (예를 들어, 테스트 동안 또는 제조 시에 프로그래밍되는) 일회 프로그래밍가능 메모리에 저장될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 메모리는 한 번보다 많이 프로그래밍가능할 수 있으며, 이에 따라서, 미리 결정된 범위들 또는 값들은 초기 저장 이후 (예를 들어, 테스트 및/또는 제조 후) 외부 또는 내부 회로를 통해서 업데이트되거나, 기록되거나, 재기록되거나 및/또는 수정될 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 어떤 실시형태들에서, 적응적 충전 회로 및/또는 기법은 (i) 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키는 것, 및 (ii) 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키는 것을 포함하는 본 발명들을 구현하는 것과 관련되는 2가지 고려사항들을 "평형을 유지시킬" 수도 있다. 따라서, 본 발명들의 충전 회로는 (예를 들어, 충전 동작의 열화 메카니즘들을 최소화하거나 및/또는 감소시킴으로써) (i) 배터리/셀의 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키고자 하며 (ii) 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키고자 하는 적응적 기법들을 구현한다.
특히, 배터리/셀의 완화 시간은 전류 신호의 종료 또는 제거에 응답하는, 피크 단자 전압으로부터, 상대적으로 일정하며 바람직하게는 피크 편차의 10% 이내이고 더 바람직하게는, 피크 편차의 5% 이내인 의사-평형 전압 레벨까지의, 단자 전압의 감쇠로서 간주될 수도 있다. 이 완화 시간은 현재의 리듐-이온 배터리/셀 기술 및 화학적 성질들에 있어, 예를 들어, 20 ms 로부터, 예를 들어, 수 분까지 변할 수도 있는 리듐-이온 배터리/셀의 특성일 수도 있다. 특히, 배터리/셀의 단자 전압은 최대 또는 완전 완화까지 계속 감쇠될 수도 있으며, 여기서, 배터리/셀의 전압이 더욱 더 일정하며 (이때, 충전의 손실은 예를 들어, 누설 전류에 기인한다), 이로부터의 더 이상의 감쇠는 확산에 상당히 의존한다.
도 1a 및 도 9a 를 참조하면, 일 실시형태에서, 동작시, 모니터링 회로 (14) 는 배터리/셀의 단자 전압을 (도 9a 에 (V1) 로서 식별되는) 충전 전류 펄스의 인가 직전에, 측정하거나 또는 결정한다. (이 예시적인 실시형태에서) 제 2 전류 펄스의 종료 시, 모니터링 회로 (14) 는 배터리/셀의 단자 전압이 미리 결정된 값 (예를 들어, 바람직하게는, 피크 편차의 10% 미만, 그리고 더 바람직하게는, 피크 편차의 5% 미만) 에 있을 때 (도 9a 에서 V5 참조) 측정하거나 또는 결정한다. 이 예시적인 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 (i) 제 2 충전 펄스의 종료 또는 인가 직후와, (ii) 단자 전압이 미리 결정된 값에 있을 때 사이의 시간의 양에 기초하여, 부분 완화 시간을 (예를 들어, 연속적으로, 간헐적으로 및/또는 주기적으로) 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정한다. 즉, 이 실시형태에서, 부분 완화 시간은 제 2 전류 펄스의 종료 직후에 대응하는 시간 (T1) 과 단자 전압이 미리 결정된 값에 있을 때의 시간 (T2) 사이의 차이로서 간주될 수도 있다. 따라서, 배터리/셀의 부분 완화 시간은 미리 결정된 값 (예를 들어, 바람직하게는, 피크 편차의 10% 미만, 그리고 더 바람직하게는, 피크 편차의 5% 미만) 까지의 감쇠 시간으로서 간주될 수도 있다.
도 10a 를 참조하면, 충전 펄스의 하나 이상의 특성들이 배터리/셀의 완화 시간에 연관되지 않거나 또는 배터리/셀의 완화 시간과 연관되지 않는 이들 경우들에서, 제어 회로 (16) 는 후속 충전 전류 패킷의 특성들을 조정할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 후속 휴지 기간의 특성들 (예를 들어, 충전 패킷의 휴지 기간 (Trest) - 도 9a 참조) 을, 연속적인 패킷들의 시작이 배터리/셀의 완화 시간에 연관하도록, 조정할 수도 있다 (예를 들어, 연속적인 패킷들 사이의 연속적인 펄스들 사이 휴지 기간은 배터리/셀의 완화 시간과 거의 같거나 또는 더 큰 지속기간을 포함한다). 또 다른 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 연관시키기 위해서, 패킷의 충전 또는 방전 펄스(들)의 하나 이상의 특성들 (예를 들어, 형태, 피크 진폭, 펄스 지속기간) 을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이러한 방법으로, 제어 회로 (16) 는 측정된 완화 시간에 연관시키기 위해 휴지 기간의 지속기간 및/또는 후속 패킷들의 충전/방전 펄스들의 진폭 및/또는 지속기간을 조정한다.
또 다른 실시형태에서, 위의 실시형태에 더해, 또는 그 대신에, (충전 회로 (12) 를 경유하여) 제어 회로 (16) 는 예를 들어, 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 값 또는 한계보다 작은 완화 시간을 그 충전 동작 동안 유지하거나 또는 제공하기 위해서, 배터리/셀의 완화 시간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. (도 10b 참조). 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 후속 충전 패킷에 응답하여, 배터리/셀의 완화 시간을 미리 결정된 범위 내에 있게 및/또는 값 또는 한계보다 작게 관리하거나, 유지하거나, 제어하거나 및/또는 조정하기 위해, 충전 펄스(들) 후속 패킷들의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 도 9a 를 참조하면, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 관리하거나, 유지하거나, 제어하거나 및/또는 조정하기 위해서, (후속 충전 패킷의) 충전 펄스들의 하나 이상의 펄스 형태, 펄스 진폭 및/또는 펄스 폭을, 충전 회로 (12) 의 제어를 통해서, 조정할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 관리하거나, 유지하거나, 제어하거나 및/또는 조정하기 위해서, (후속 충전 패킷의) 펄스들 사이의 휴지 기간 (Tinter) 의 폭을 조정할 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 배터리/셀의 완화 시간은 배터리/셀의 SOC, 배터리/셀의 SOH, 피크 충전 전류 및 배터리/셀의 온도에 의존할 수도 있다. 예를 들어, 배터리/셀의 SOC 가 낮고 배터리/셀의 SOH 가 상대적으로 건강할 때, 배터리/셀의 완화 시간은 배터리/셀의 SOC 가 높고 배터리/셀의 SOH 가 상대적으로 부족할 때에 비해 더 짧다. 이에 따라서, 일 실시형태에서, 완화 시간의 미리 결정된 범위 및/또는 값 또는 한계는 예를 들어, 배터리/셀의 SOC, SOH 및/또는 온도를 포함한, 하나 이상의 파라미터들의 상태 또는 배터리/셀의 상태와 같은 고려사항들에 의존하거나 또는 연관된다. SOC, SOH 및 피크 충전 전류에 대한 완화 시간의 의존으로 인해, 제어 회로 (16) 는, 일 실시형태에서, 배터리/셀의 SOC 및 SOH 에 따라서 충전 기법들을 조정할 수도 있다, 예를 들어, 배터리/셀을 (i) 배터리/셀의 SOC 가 낮거나 및/또는 배터리/셀의 SOH 가 높을 때는, 더 높은 전류 및/또는 더 짧은 완화 시간에서, 및 (ii) 배터리/셀의 SOC 가 높거나 및/또는 배터리의 SOH 가 낮을 때는 더 낮은 전류 및/또는 더 긴 완화 시간에서 충전할 수도 있다.
완화 시간의 미리 결정된 범위들 또는 값들/한계들은 제어 회로 (16) 또는 다른 회로 및 프로세스들 (예를 들어, "오프-디바이스" 또는 "오프-칩" 인 회로) 에 의해 계산되거나 또는 결정될 수도 있다. 미리 결정된 범위 또는 값들/한계들은 제조, 테스트 또는 보정 동안 메모리 (예를 들어, 데이터베이스 또는 룩업 테이블에) 저장되고, 동작 동안 제어 회로 (16) 에 액세스할 수도 있다. 데이터베이스 또는 룩업 테이블은 완화 시간을, 우선 첫번째로, 배터리/셀의 SOC, SOH 및/또는 온도에 연관시킬 수도 있다.
도 1a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b 를 참조하면, 또 다른 예시적인 실시형태에서, 충전 패킷은 하나 이상의 충전 및 방전 펄스들을 포함하며, 제어 회로 (16) 는 완화 시간을 (예를 들어, 연속적으로, 간헐적으로 및/또는 주기적으로) 유사한 방법으로 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정한다. 여기서, 모니터링 회로 (14) 는 충전 펄스의 인가 직전에, 배터리/셀의 단자 전압 (V1) 을 측정하거나 또는 결정한다. (이 예시적인 실시형태에서) 방전 펄스의 종료 시, 모니터링 회로 (14) 는 배터리/셀의 단자 전압이 부분 미리 결정된 값에 있는 때를 측정하거나 또는 결정한다 - 도 9b 에서 V5 참조. 이 예시적인 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 방전 펄스의 인가 직후와, 단자 전압이 미리 결정된 값 (예를 들어, 바람직하게는, 피크 편차의 10% 미만, 그리고 더 바람직하게는, 피크 편차의 5% 미만) 에 있는 때 사이의 시간의 양에 기초하여, 부분 완화 시간을 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정한다. 여기서, 부분 완화 시간은 방전 펄스를 종료한 직후에 대응하는 시간 (T1) 과 단자 전압이 미리 결정된 값에 있을 때의 시간 (T2) 사이의 시간 차이로서 간주될 수도 있다. 또, 배터리/셀의 부분 완화 시간은 미리 결정된 값까지의 감쇠 시간으로서 간주될 수도 있다.
따라서, 제어 회로 (16) 는 완화 시간을 (예를 들어, 연속적으로, 간헐적으로 및/또는 주기적으로) 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정할 수도 있다. 이에 응답하여, 제어 회로 (16) 는 완화 시간을 나타내는 데이터에 따라서 또는 이용하여, 후속 충전 전류 패킷의 특성들을 조정할 수도 있다. 예를 들어, 도 10a 를 참조하면, 충전 패킷의 하나 이상의 특성들이 배터리/셀의 완화 시간에 연관되지 않거나 또는 배터리/셀의 완화 시간과 연관되지 않는 이들 경우들에서, 제어 회로 (16) 는 후속 충전 패킷의 특성들을 조정할 수도 있다. 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 후속 휴지 기간의 특성들 (예를 들어, 충전 패킷의 휴지 기간 (Trest) - 도 9b 참조) 을, 연속적인 패킷들의 시작이 배터리/셀의 완화 시간에 연관되게, 조정할 수도 있다 (예를 들어, 연속적인 패킷들 사이의 연속적인 펄스들 사이 휴지 기간은 배터리/셀의 완화 시간과 거의 같거나 또는 더 큰 지속기간을 포함한다). 또 다른 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간에 연관시키기 위해, 패킷의 충전 펄스 및/또는 방전 펄스의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 방전 펄스들의 진폭 및 지속기간을, 완화 시간이 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작게, 조정할 수도 있다.
위의 실시형태에 더해, 또는 그 대신에, 제어 회로 (16) 는 (충전 회로 (12) 를 통해서) 그 충전 동작의 하나 이상의 부분들 (또는 모두) 동안 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 값 또는 한계보다 작은 완화 시간을 유지하거나 또는 제공하기 위해서, 배터리/셀의 완화 시간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. (도 10b 참조). 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 후속 충전 패킷에 응답하여 완화 시간을 미리 결정된 범위 이내에 있게 및/또는 값 또는 한계보다 작게 관리하거나, 유지하거나, 제어하거나 및/또는 조정하기 위해서, 충전 펄스(들) 후속 패킷들의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 도 9b 를 참조하면, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 관리하거나, 유지하거나, 제어하거나 및/또는 조정하기 위해서, (후속 충전 패킷의) 충전 펄스 및/또는 방전 펄스의 펄스 진폭 및/또는 펄스 폭을, 충전 회로 (12) 의 제어를 통해서, 조정할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 또 다른 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 관리하거나, 유지하거나, 제어하거나 및/또는 조정하기 위해서, (후속 충전 패킷의) 충전 및 방전 펄스들 사이의 휴지 기간 (Tinter) 의 폭을 조정할 수도 있다. 이러한 방법으로, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 관리하거나 또는 제어함으로써, 전체 충전 동작의 시간을 관리하거나 또는 제어할 수도 있다.
이에 더해, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 단자 전압의 완화 시간 뿐만 아니라, 감쇠의 레이트, 형태 및/또는 특성들을 제어하거나 또는 조정하기 위해서, 충전 펄스 및/또는 방전 펄스의 특성들 (예를 들어, 이런 펄스(들)의 진폭 및/또는 지속기간) 을 조정할 수도 있다. (예를 들어, 도 9b 참조). 여기서, 제어 회로 (16) 는 미리 결정된 값 (예를 들어, 바람직하게는, 피크 편차의 10% 미만, 그리고 더 바람직하게는, 피크 편차의 5% 미만) 에 대한, 부분 평형까지의 단자 전압의 감쇠의 "오버슈트" 또는 "언더슈트" 를 조정하거나 제어하기 위해서, 패킷의 충전 펄스 및/또는 방전 펄스의 하나 이상의 특성들을 (충전 회로 (12) 의 제어를 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
예를 들어, 도 11 을 참조하면, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 단자 전압의 감쇠의 "오버슈트" 또는 "언더슈트" 를 감소시키거나 또는 최소화하기 위해서, 방전 펄스의 진폭 및 펄스 폭을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이와 관련하여, 충전 프로세스가 부분 평형에 대한, 배터리/셀의 단자 전압의 감쇠의 "오버슈트" 를 제공하는 경우 (방전 펄스 A 참조), 제어 회로 (16) 는 방전 펄스의 특성들을 조정하여 방전 펄스에 의해 제거되는 전하의 양을 (예를 들어, 방전 펄스의 진폭 및/또는 펄스 폭을 증가시키는 것을 통해서) 증가시키도록 충전 회로 (12) 에 명령할 수도 있다. 그러나, 충전 프로세스가 부분 평형에 대한, 배터리/셀의 단자 전압의 감쇠의 "언더슈트" 를 제공하는 경우 (방전 펄스 C 참조), 제어 회로 (16) 는 방전 펄스에 의해 제거되는 전하의 양을 (예를 들어, 방전 펄스의 진폭 및/또는 펄스 폭을 감소시키는 것을 통해서) 감소시키도록, 충전 회로 (12) 에 명령할 수도 있다. 이에 따라서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 단자 전압의 감쇠의 레이트, 형태 및/또는 특성들을 제어하거나 또는 조정하기 위해, 후속 충전 패킷의 방전 펄스의 특성들 (예를 들어, 진폭, 펄스 폭 및/또는 펄스 형태) 을 조정할 수도 있다. (예를 들어, 도 10c 참조). 이러한 방법으로, 배터리/셀의 완화 시간, 및 배터리/셀의 단자 전압의 감쇠의 레이트, 형태 및/또는 특성들이 후속 충전 패킷들의 특성들에 연관되며 및/또는 미리 결정된 범위 이내 이거나 및/또는 미리 결정된 값보다 작다.
이에 더하여, 또는 이 대신에, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 (i) 배터리/셀의 완화 시간 및 (ii) 배터리/셀의 단자 전압의 감쇠의 레이트, 형태 및/또는 특성들을 제어하거나 또는 조정하기 위해, 패킷의 특성들 (예를 들어, 충전 펄스들 및/또는 방전 펄스들의 진폭 및/또는 지속기간 및/또는 휴지 기간의 지속기간) 을 조정할 수도 있다. (예를 들어, 도 9b, 도 10d 및 도 11 참조). 중요하게는, 본 발명들은 임의의 단일 양태 또는 그의 실시형태에 한정되지 않으며, 이런 양태들 및/또는 실시형태들의 임의의 조합들 및/또는 치환들에도 한정되지 않는다. 더욱이, 본 발명들, 및/또는 그 실시형태들의 양태들 각각은 단독으로 채용되거나 또는 본 발명들 및/또는 그 실시형태의 다른 양태들 중 하나 이상과 조합하여 채용될 수도 있다.
특히, 일 실시형태에서, (적응적 충전 알고리즘을 구현하는) 제어 회로 (16) 는 최선의, 적합한, 미리 결정된 및/또는 원하는 시간의 양 및 배터리/셀의 단자 전압의 감쇠의 레이트, 형태 및/또는 특성들을 결정하기 위해서, 상이한 피크 충전 및 방전 전류들에 응답하는 배터리/셀의 완화 시간 (및/또는 펄스 폭들) 을 평가할 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로 (16) 는, 충전 회로 (12) 로의 명령들을 통해서, (상이한 속성들 - 예를 들어, 트레일링 방전 펄스의 상이한 진폭들 및/또는 펄스 폭들을 갖는) 충전 및/또는 방전 패킷들을 인가한다. 모니터링 회로 (14) 는 이런 패킷들에 대한 응답을 측정하거나 또는 모니터링하고, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간, 및/또는 배터리/셀의 단자 전압의 감쇠의 레이트, 형태 및/또는 특성들을 평가한다. 이에 응답하여, 제어 회로 (16) 는 적합한 특성들을 갖는 충전 및/또는 방전 패킷들을 발생하여 인가하도록 충전 회로 (12) 에 명령할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 충전 회로 (12) 는 또한 피크 충전 또는 방전 전류를 배터리/셀의 SOC 및 SOH 와 관련시키거나 또는 연관시키는 룩업 테이블로부터 패킷들의 특성들을 선택할 수도 있다.
예를 들어, 위에서 언급한 충전/방전 펄스 패킷의 특성들 (예를 들어, 휴지 기간(들)의 지속기간 및/또는 펄스들의 진폭, 형태 및/또는 폭) 을 제어하거나 또는 조정하는 것을 포함한, 부분 완화 시간을 제어하거나 또는 조정하는 많은 기법들이 존재한다. 반드시 이런 기법들 모두가 동시에 셀/배터리의 최대 충전 용량을 활용하면서 (즉, 셀/배터리의 방전의 100% 깊이를 이용하면서) 충전 프로세스의 충전 시간을 최소화하거나 또는 감소시키지는 않는다. 사실대로 말하자면, 이들 기법들의 모두가 충전 프로세스의 충전 시간을 최소화하거나 또는 감소시키고 배터리/셀의 사이클 수명을 증가시키거나 또는 최대화하지는 않는다. 이에도 불구하고, 본 발명들은 그 기법들이 (i) 배터리의 사이클 수명을 증가시키거나 또는 최대화하고 (ii) 충전 또는 재충전 프로세스의 시간을 감소시키거나 또는 최소화하기 위해서, 완화 시간을 제어하거나 또는 조정하든 안하든, 모두 이런 기법들에 관한 것이다.
위에서 언급한 바와 같이, 제어 회로 (16) 는 충전 동안 배터리/셀의 완화 시간을, 예를 들어, 값 또는 한계보다 더 작게 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해서, 충전 및/또는 방전 패킷의 하나 이상의 특성들을 연속적으로, 간헐적으로 및/또는 주기적으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 여기서, 제어 회로 (16) 는 후속 패킷(들)의 펄스(들)의 형태, 진폭, 시간 폭, 및/또는 후속 패킷(들)의 하나 이상의 휴지 기간들의 시간 폭을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 통해서, 패킷의 하나 이상의 특성들을 연속적으로 (예를 들어, 패킷-바이-패킷 기준으로), 간헐적으로 (이것은 이벤트 기준일 수도 있으며 - 예를 들어, 배터리/셀의 완화 시간은 배터리/셀의 다른 데이터, 특성들 또는 파라미터들 (예를 들어, 충전 동안 SOC, SOH, 과전위 또는 최대 완화 시간 및/또는 배터리/셀의 단자들에서의 전압) 과 "일치하지 않는다") 및/또는 주기적으로 (다수의 패킷들 기준으로 및/또는 다수의 초 또는 분 기준으로) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
이에 더하여, 또는 이 대신에, 모니터링 회로 (14) 및 제어 회로 (16) 는 충전 동안 배터리/셀의 완화 시간을 연속적으로, 간헐적으로 및/또는 주기적으로 측정하거나 또는 계산할 수도 있다. 여기서, 모니터링 회로 (14) 는 (본원의 여러 실시형태들에 따라서) 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나 및/또는 모니터링하고, 이에 기초하여, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 계산하거나 및/또는 결정한다.
특히, 제어 회로 (16) 는 또한 배터리/셀의 SOC 및 SOH 를 배터리/셀의 완화 시간 및/또는 단자 전압 (및/또는 충전에 응답하는 단자 전압에서의 변화) 을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 계산하거나 및/또는 결정할 수도 있다. (미국 가특허 출원들 참조). 예를 들어, SOC 의 상황에서, 배터리/셀이 충전됨에 따라, 그의 SOC 가 증가한다. 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 SOC 을 검출하거나, 결정하거나, 계산하거나 및/또는 측정하고, 이에 응답하여, 제어 회로 (16) 는 (적응적 충전 알고리즘의 구현을 통해서) 휴지 기간을 증가하는 배터리/셀의 완화 시간에 일치시키거나 또는 연관시키기 위해 패킷의 휴지 기간을 적응적으로 증가시킬 수도 있다. (예를 들어, 도 10e 및 도 10f 참조). 이에 더하여, 또는 이 대신에, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 응답의 완화 시간을 변경하거나, 조정하거나, 제어하거나 및/또는 변화시켜 휴지 기간을 증가하는 완화 시간에 일치시키거나 또는 연관시키기 위해서, (충전 회로 (12) 를 제어하는 것을 통해서) 패킷의 다른 특성들 (예를 들어, 충전 및/또는 방전 펄스의 진폭, 펄스들의 지속기간 또는 펄스들의 폭 및/또는 형태) 을 적응적으로 조정할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 증가하는 완화 시간에 일치시키기 위해 휴지 기간을 적응적으로 증가시킬 수도 있으며, 충전 및/또는 방전 펄스의 피크 전류를 적응적으로 감소시킬 수도 있다.
여기서, 충전 신호의 피크 전류를 감소시킴으로써, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 감소시킬 수도 있다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 완화 시간을 증가시키기 위해서 (적응적 충전 기법의 구현을 통해) 충전 신호의 듀티 사이클을 적응적으로 조정할 수도 있다. 최종 순수 유효 충전 전류는 배터리/셀의 SOC 가 낮을 (제로에 가까울) 때는 피크를 갖는 경향이 있으며, 배터리/셀의 SOC 가 높을 (예를 들어, 80% 보다 높을) 때는 그의 최저 값에 도달할 때까지 점차 감소할 수도 있다. (예를 들어, 도 7 참조). 특히, 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명들은 임의의 단일 양태 또는 그의 실시형태에 한정되지 않으며, 이런 양태들 및/또는 실시형태들의 임의의 조합들 및/또는 치환들에도 한정되지 않는다. 더욱이, 본 발명들, 및/또는 그 실시형태들의 양태들 각각은 단독으로 채용되거나 또는 본 발명들 및/또는 그 실시형태의 다른 양태들 중 하나 이상과 조합하여 채용될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명들의 또 다른 양태에서, 제어 회로는 충전 프로세스의 하나 이상의 특성들을, (i) 미리 결정된 범위 이내인 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화 및 (ii) 배터리/셀의 완화 시간에 따라서 또는 이용하여, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. (도 12 참조). 이 실시형태에서, 제어 회로는 후속 충전 패킷의 하나 이상의 특성들 (예를 들어, 방전 펄스의 진폭 및/또는 지속기간, 및/또는 휴지 기간의 지속기간) 에서의 조정치를, (i) (본원에서 개시한 실시형태들의 임의의 실시형태에서 설명한 바와 같은) 선행 패킷에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화 및 (ii) (본원에서 개시한 실시형태들의 임의의 실시형태에서 설명한 바와 같은) 배터리/셀의 완화 시간에 따라서 또는 이용하여, 계산한다.
예를 들어, 완화 시간이 충전 프로세스의 하나 이상의 특성들에 연관되지 않는 경우 (예를 들어, 완화 시간이 휴지 기간에 비해 너무 긴 경우), 제어 회로는 후속 충전 패킷의 하나 이상의 특성들 (예를 들어, 방전 펄스의 진폭 및/또는 지속기간, 및/또는 휴지 기간의 지속기간) 에서의 조정치를 계산한다. 이런 조정이 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화에 악영향을 미치지 않으면 (즉, 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내에 있거나 또는 유지하면), 제어 회로는 이 조정을, 충전 회로의 제어를 통해서, 구현한다. 이러한 방법으로, 제어 회로는, (예를 들어) 그 충전 동안 (i) 충전/방전 패킷에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 밖에 있다는 것, 및/또는 (ii) 배터리/셀의 완화 시간이 미리 결정된 범위 밖에 있거나 및/또는 값 또는 한계보다 작다는 것을 검출하자 마자, 충전 회로는 충전 프로세스의 하나 이상의 특성들에 대한 변화들을, 전압에서의 변화 및 완화 시간 제약들이 만족되게, 계산하고 구현한다.
위에서 암시한 바와 같이, 제어 회로는 배터리/셀의 단자 전압 및/또는 배터리/셀의 완화 시간을 나타내는 데이터를 채용하여, 배터리/셀의 SOC 를 획득하거나, 측정하거나, 모니터링하거나, 계산하거나, 추정할 수도 있다. 일 실시형태에서, 제어 회로는 하나 이상의 충전 또는 방전 펄스에 대해 배터리의 완화 시간을 계산하거나, 추정하거나, 측정하거나 및/또는 결정하고, 이에 기초하여, 배터리/셀의 SOC 를 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정한다. 여기서, 완화 시간을 나타내는 데이터는 하나 이상의 충전 펄스들의 인가에 응답하는 배터리/셀에 추가되는 전하의 양, 배터리/셀의 SOC, 및 배터리/셀의 온도에 연관될 수도 있다. 주어진 충전 펄스 또는 펄스들에 대한 완화 시간, 및 배터리의 온도에 대응하거나 또는 나타내는 데이터를 이용하여, 회로 (온-디바이스 이든 또는 오프-디바이스 이든) 는 배터리/셀의 SOC 에 대한 완화 시간의 상관을 유도하거나, 결정하거나, 계산하거나, 발생하거나 및/또는 획득할 수도 있다. 일 실시형태에서, 배터리/셀의 SOC 에 측정된 완화 시간을 상관시키는, 기능적 관계 또는 룩업 테이블은 결정되거나, 계산되거나, 발생되거나, 및/또는 획득될 수도 있다. 배터리/셀의 SOC 에 대한 완화 시간의 상관 (예를 들어, 전술한 관계 또는 룩업 테이블) 은 예를 들어, 배터리/셀의 SOC 에 기초하거나 또는 이용하여 배터리/셀의 충전 프로파일을 적응시킴으로써, 예를 들어, 배터리/셀의 SOH 에 대한 충전 동작의 부정적 영향을 경감하거나, 최소화하거나 및/또는 감소시켜, 배터리/셀의 사이클 수명을 증대시키거나, 향상시키거나 및/또는 최대화하기 위하여, 제어 회로 (및 이에 의해 구현되는 기법들) 에 의해 채용될 수도 있다.
이에 더하여, 또는 이 대신에, 제어 회로는 배터리/셀의 SOC 를 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정학 위하여, 하나 이상의 충전 펄스에 대한 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 나타내는 데이터를 이용할 수도 있다. 하나 이상의 충전 펄스에 대한 전압 변화 (예를 들어, 증가) 의 특성들 (예를 들어, 피크 진폭) 에 대응하거나 또는 나타내는 데이터를 이용하여, 제어 회로는 배터리/셀의 SOC 에 대한 전압 변화의 피크 진폭의 상관을 유도하거나, 결정하거나, 계산하거나, 발생하거나 및/또는 획득할 수도 있다. 일 실시형태에서, 배터리/셀의 SOC 에 전압 변화의 피크 진폭을 상관시키는, 기능적 관계 또는 룩업 테이블이 결정되거나, 계산되거나, 발생되거나 및/또는 획득될 수도 있다. 배터리/셀의 SOC 에 대한 전압 변화의 피크 진폭의 상관 (예를 들어, 전술한 관계 또는 룩업 테이블은 배터리/셀의 충전 동작을 배터리의 SOC 에 기초하거나 또는 이용하여 - 예를 들어, 본원에서 설명되는 기법들을 이용하여, 적응시키기 위해서 채용될 수도 있다.
예시적인 일 실시형태에서, 본 발명들의 본 양태의 회로 및 기법들은 유한한 전류 및 유한한 지속기간을 갖는 충전 전류 펄스를 배터리/셀에 인가한다. 예를 들어, 전류 펄스의 진폭은 0.5C 내지 2C 일 수도 있으며, 지속기간은 10 로부터 500 ms 까지 변할 수 있다. 사실대로 말하자면, 이런 충전 펄스는 전류 소스를 통해서 그의 출력 (예컨대, 스위치) 에 걸친 시간 제어에 의해 발생될 수도 있다. 충전 펄스는 직사각형 또는 또 다른 형태일 수도 있다. 전류는 그의 지속기간에 걸쳐서 측정되며, 전하는 그 시간 지속기간에 걸쳐서 전류를 통합함으로써 계산된다. 특히, C-레이트는 배터리/셀에 걸친 전류 레이트 (current rate) 의 측정치이며; 즉, 1 C 는 배터리/셀의 충전 용량을 1 hr 로 나눈 것과 등가인 전류이다. 예를 들어, 1 C 는 2.5A.h 배터리/셀에 있어 2.5 A 와 등가이고; 0.5 C 는 1.25 A 와 같다.
배터리/셀의 단자 전압은 모니터링 회로에 의해 (예를 들어, 배터리/셀의 예상되는 완화 시간들의 범위보다 실질적으로 더 짧은 샘플링 기간을 이용하여 - 예를 들어, 샘플링 기간은 0.1 ms 내지 1000ms 및 바람직하게는, 1 내지 100 ms 사이 일 수도 있다) 측정될 수도 있다. 일 실시형태에서, 완화 시간은 이 완화 전압과 (셀이 부분 평형에 있는 것으로 추정되는) 충전 펄스의 인가 직전의 배터리/셀의 단자 전압 사이의 차이에 의해 측정된다.
배터리의 완화 시간은 현재 알려져 있지 않거나 또는 추후 개발될 임의의 회로 또는 기법을 이용하여 측정될 수도 있으며, 이의 모두는 본 발명들이 범위 내에 포함시키려고 의도된다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 완화 시간은 완화 전압 차이가 미리 결정된 임계치, 예를 들어 1 mV 보다 낮게 떨어질 때 측정될 수도 있다. 이 임계값은 더 높을 수도 있으며, 0.1 mV 로부터 20 mV 까지 변할 수 있다. 또 다른 가능한 접근 방법에서, 완화 시간을 추정하기 위해서 시간에 따른 전압의 기울기가 계산되어 임계치에 비교될 수 있다. 여전히 또 다른 접근 방법에서, 완화 시간은 기지의 비, 예컨대 1/e 만큼의 전압 강하의 차이를 관측함으로써 추정되거나 또는 계산될 수도 있다. 또한, 또 다른 실시형태에서, 완화 시간은 배터리가 평형을 달성하는데 시간의 양이다. 모든 이런 접근 방법들, 및 이런 접근 방법들의 확장들은, 완화 시간인, 감쇠하는 전압 곡선에 의해 특징지워지는 시간 범위를 정의하는데 도움을 준다.
부분 평형 뿐만 아니라 완화 시간의 결정은 절대적일 수도 있으며 (전압의 미리 결정된 양) 또는 (예를 들어, 미리 결정된 백분율 또는 범위 내에서) 상대적일 수도 있다. 더욱이, 배터리/셀의 완화 시간은 하나의 측정에 기초할 수도 있으며 - 예를 들어, 하나의 충전 펄스가 셀의 단자에 인가되어, 완화 시간이 측정될 수도 있다. 완화 시간은 복수의 측정들에 기초할 수도 있으며 - 예를 들어, 측정이 여러번 (예를 들어, 순차적으로) 반복된 후 그 측정치들이 평균될 수도 있다. 이에 따라서, 완화 시간은 복수의 측정치들의 평균에 기초할 수도 있다. 현재 알려져 있거나 또는 추후 개발될 임의 유형의 에버리징 (averaging) 이 이용될 수도 있으며; 이의 모두는 본 발명들이 범위 내에 포함시키려고 의도된다. 예를 들어, 제어 회로는 패킷들의 별개의 또는 상호 배타적인 그룹들 또는 "롤링" 평균들을 채용할 수도 있다. 또, 모든 유형의 평균 및 평균 기법들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
특히, 완화 시간의 측정은 간헐적으로 (예를 들어, 동작 조건들 (예를 들어, 온도) 에서의 변화에 응답하여), 주기적으로 또는 연속적으로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 완화 시간의 측정은 대응하여 배터리/셀의 SOC 을 결정하기 위해서 규칙적인 시간 간격들로 수행될 수도 있다. 이들 간격들은 1초로부터 1분 이상까지 변할 수도 있다. 게다가, 배터리/셀의 SOC 는 언제라도 - 예를 들어, 정상 동작 (인 시츄 (in situ)) 동안 또는 충전 동작 동안 결정될 수도 있다. 사실대로 말하자면, 측정의 지속기간이 (수십 밀리초 내지 수 초에 걸쳐서) 상대적으로 짧기 때문에, 시스템은 (배터리의 SOC 에 상관될 수도 있는) 배터리의 완화 시간을 정상 동작 동안 셀의 정상 동작을 혼란시키지 않고 결정하거나, 계산하거나, 추정하거나 및/또는 획득할 수도 있다. 예를 들어, 배터리/셀이 랩탑 컴퓨터에 통합되는 경우, 메인 프로세서는 그 랩탑이 휴지중이거나 또는 거의 휴지중인 것으로 여겨지는 순간에 이들 측정들을 삽입하도록 선택할 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 또 다른 실시형태에서, 완화 시간의 측정들은 배터리/셀이 충전중에 있거나 또는 방전되고 있는 중에 수행될 수도 있다. 충전 구성에서, 배터리/셀을 평형 전압으로 완화시킬 수 있도록 하기 위해서, 수 초 동안 충전이 차단될 수도 있으며, 그후 충전 펄스가 인가되고, 완화 시간이 이어서 측정된다. 배터리/셀이 방전하고 있는 경우 유사한 접근 방법이 적용된다.
배터리/셀의 SOC 를 완화 시간 측정들을 기초하거나 또는 이용하여 결정하는 것에 더해, 또는 이에 대신하여, 모니터링 회로는 또한 하나 이상의 충전 펄스에 대한 전압 증가의 특성들 (예를 들어, 피크 진폭) 을 나타내는 데이터를 측정할 수도 있으며, 이에 기초하여, 제어 회로는 배터리/셀의 SOC 를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 유한한 지속기간의 전류 펄스의 인가에 응답하는 피크 전압 상승이 SOC 의 추가적인 또는 대안적인 측정으로서 채용될 수도 있다. 충전 펄스에 응답하는 배터리/셀의 피크 전압은 배터리/셀의 SOC 에 의존할 수도 있다 (도 13a 및 도 13b 참조).
특히, 완화 시간과 관련하여 본원에서 설명하는 예시적인 실시형태들의 모두가 SOC 를 하나 이상의 충전 펄스에 대한 전압 변화 (예를 들어, 증가) 의 특성들 (예를 들어, 피크 진폭) 을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 결정하는데 전체적으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 충전 펄스에 대한 전압 증가의 특성들 (예를 들어, 피크 진폭) 의 측정은 간헐적으로, 예를 들어, 동작 조건들 (예를 들어, 온도) 에서의 변화에 응답하여, 주기적으로 또는 연속적으로 수행될 수도 있다. 더욱이, 피크 진폭 측정은 하나 이상의 측정에 기초할 수도 있으며 - 예를 들어, 하나의 충전 펄스가 셀의 단자에 인가되어, 및 피크 진폭이 측정될 수도 있다. 측정이 여러번 순차적으로 반복된 후 측정치들이 평균될 수도 있다. 따라서, 간결함을 위해, SOC 를 하나 이상의 충전 펄스에 대한 전압 변화 (예를 들어, 증가) 의 특성들 (예를 들어, 피크 진폭) 을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 결정하는 상황에서는 이런 예시적인 실시형태들이 반복되지 않을 것이다.
또, 하나 이상의 충전 펄스에 대한 전압 변화 (예를 들어, 피크 진폭에서의 증가) 의 특성들의 데이터를 이용하여, 본 발명들의 이 양태의 회로 및 기법들은 배터리의 SOC 에 대한 전압 변화의 상관을 유도하거나, 결정하거나, 계산하거나, 발생하거나 및/또는 획득할 수도 있다. 일 실시형태에서, 배터리/셀의 SOC 에 측정된 피크 진폭을 상관시키는, 기능적 관계 또는 룩업 테이블이 결정되거나, 계산되거나, 발생되거나 및/또는 획득될 수도 있다. 배터리/셀의 SOC 에 대한 전압 변화의 상관 (예를 들어, 전술한 관계 또는 룩업 테이블) 이, 배터리/셀의 충전 프로파일을 배터리/셀의 SOC 에 기초하거나 또는 이용하여 적응시킴으로써, 예를 들어, 배터리의 잔존수명 상태에 대한 충전 동작의 부정적 영향을 경감하거나, 최소화하거나 및/또는 감소시키고 배터리/셀들의 사이클 수명을 증가시키거나, 향상시키거나 및/또는 최대화하기 위해서, 본 발명들의 회로 및/또는 기법들에 의해 채용될 수도 있다.
특히, 이들 실시형태들 모두는 배터리/셀을 기지의 전류의 짧은 전류 펄스 및 지속기간으로 핑 (ping) 하거나 질의하여, (그의 에코를 듣는 것과 유사한) 셀의 시그너쳐 전압을 모니터링하는 여러 구현예들로서 여겨질 수도 있다. 전압 시그너쳐가 피크 전압 시그너쳐 및 감쇠 시상수를 가지며, 양자가 SOC 에 특징적으로 의존하므로, 배터리/셀의 SOC 을 측정하는데 독립적으로 또는 함께 사용될 수 있다.
더욱이, 충전 및/또는 방전 패킷들의 전류 펄스는 또한 배터리를 기지의 전류의 짧은 전류 펄스 및 지속기간으로 핑하거나 또는 질의하여, 배터리/셀의 단자 전압을 모니터링하는 것을 채용할 수도 있다. 또, 전압 시그너쳐가 피크 전압 시그너쳐 및 감쇠 시상수를 가지며, 양자가 SOC 에 특징적으로 의존하므로, SOC 를 독립적으로 또는 함께 측정하거나, 결정하거나 및/또는 추정하는데 사용될 수도 있다.
본원에서 언급한 바와 같이, 완화 시간 및/또는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화는 배터리/셀의 SOH 에 의존할 수도 있다. 본 발명들은 배터리/셀의 SOH (및/또는 그 안에서의 변화들) 을 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정하기 위해서, 본원에서 설명하는 기법들 및/또는 회로를 포함한, 현재 알려져 있든, 추후 개발되든, 임의의 기법 및/또는 회로를 채용할 수도 있다. (도 1a 내지 도 1c 참조). 일 실시형태에서, 회로 및 기법들은 배터리/셀의 SOH 를 완화 시간 또는 완화 시상수를 이용하거나 또는 기초하여, 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정할 수도 있다. 간단히 말하면, 동작시, 이런 회로 및 기법들은 (예를 들어, 짧은 지속기간의) 충전 및/또는 방전 신호(들) 을 배터리/셀에 인가한다. 회로 및 기법들은 완화 시간을 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정하기 위해서, 배터리/셀의 단자들에서의 전압을 측정하거나, 평가하거나 및/또는 샘플링한다. (배터리의 2 개의 전극들 사이의 캐리어 (이온) 수송 동력의 직접 측정치일 수도 있는) 완화 시간을 이용하거나 또는 기초하여, 회로 및 기법들은 배터리/셀의 SOH 를 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정한다.
일 실시형태에서, 회로 및 기법들은 전기 전하 신호를 배터리/셀에 주입하거나 또는 인가함으로써, SOH 를 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정한다. 전류 신호가 예를 들어, 수 밀리초 내지 수 초에 걸친, 기지의 시간의 지속기간 동안, 셀의 단자들에 인가된다. 그후, 그 신호가 차단되고 배터리의 단자들을 가로지르는 전압이 측정된다. 그 전압이 충전 신호 동안 도달되는 피크 전압 편차의 0.1 - 10%, 바람직하게는, 충전 신호 동안 도달되는 피크 전압 편차의 0.1 - 5% 일 수도 있는 부분-평형 값까지 감쇠된다. 이 부분-평형 값에 도달하는데 요구되는 시간은 배터리/셀의 SOH 에 의존하는 완화 시간이다 (도 9a 내지 도 9c). 이 완화 시간은 배터리/셀이 "새로운 것일" 때 상대적으로 짧으며, 배터리/셀이 노화하거나 배터리 내 이온들의 수송 동력이 열화함에 따라서 증가된다.
특히, 피크 전압 편차는, 이 상황에서, 충전/방전 패킷의 전류가 처음에 또는 초기에 인가될 때의 배터리/셀의 단자 전압에 상대적이다. ((예를 들어, 도 5a, 도 5b 및 도 9a-9c 에서) V1 참조).
또 다른 실시형태에서, 회로 및 기법들은 먼저, 상술한 바와 같은 충전 신호를 짧은 지속기간 동안 (예를 들어, 1 ms 과 50 ms 사이의 기간 동안) 주입하거나 또는 인가한 후, 지속기간 (예를 들어, 5 ms 와 100 ms 사이의 기간 동안) 의 방전 신호를 인가함으로써, 배터리/셀의 SOH 를 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정한다. 배터리의 단자들을 가로지르는 전압이 그의 부분-평형 (예를 들어, 방전 신호 동안 도달되는 피크 전압 편차의 0.1 - 10%, 바람직하게는, 방전 신호 동안 도달되는 피크 전압 편차의 0.1 - 5%) 까지 점차 복귀한다. 이 특정의 실시형태에서, 우리는 도 9b 및 도 9c 에 나타낸 바와 같이 제 2 완화 기간에 관심을 갖거나 또는 집중하고 있다.
특히, 배터리/셀이 노화함에 따라서, 예를 들어, 사용 또는 동작 동안 반복적으로 충방전됨에 따라서, 배터리/셀의 SOH 가 열화되며, 전하를 저장하는 그의 용량이 감소되거나 또는 감퇴된다. 또한, 완화 시간이 변하며 그 변화는 배터리/셀의 SOH 를 나타낸다 (도 14a). 완화 시간은 상당히 연장된 부분-평형 값에 도달하는 것이 요구된다. 이의 대안으로, 배터리/셀의 SOH 가 열화됨에 따라서 특정의 시점에 대한 전압 편차가 증가한다. 예를 들어, 도 14a 에 나타낸 바와 같이, 지점들 R1, R2 및 R3 모두가 동일한 시간 값에서 발생하며, 이때 R1 은 새로운 배터리에 대응한다. 배터리의 SOH 가 열화하거나 악화됨에 따라서, 전압 편차는 지점들 R2 및 R3 로 나타낸 바와 같이 증가한다. 도 14b 는 배터리/셀의 SOH 을 열화시키는 것으로 알려져 있는 증가하는 횟수의 충전-방전 사이클들 이후에, 이런 전압 편차의 측정을 나타낸다.
또한, 또 다른 실시형태에서, 회로 및 기법들은 충전 동안 배터리/셀의 단자들에서의 트루 또는 최대 평형 전압으로부터의 전압들의 편차를 평가하거나, 결정하거나 및/또는 측정하는 SOH 를 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정한다. 여기서, 충전 동안, 단자들에서의 전압이 배터리의 최대 평형 휴지 전압보다 예를 들어, 10 mV 내지 100 mV 더 높을 수도 있는 값까지 상승한다. 이 예시적인 차이는 배터리의 과전위로서 표시된다 (도 15a). 충전 프로세스 동안, 충전 전류가 차단되고 그 전압이 그의 트루 평형 전압으로 복귀한다. 과전위 또는 최대 완화 시간은 충전 전류가 차단된 후의 단자 전압과, 일반적으로, 예를 들어, 약 1 내지 1,000 초의 지속기간 후의, 단자들에서의 전압이 변하지 않거나 또는 실질적으로 일정한 것으로 여겨될 때의 제 2 측정치에서의 차이로서 간주되거나 및/또는 측정될 수도 있다. 이의 대안으로, 과전위는 (i) (셀이 부분-평형 지점에 도달하는) 제 1 완화 기간 이후의 퍼텐셜 또는 충전 신호의 인가 직전 또는 충전 신호의 인가의 시작에서의 퍼텐셜과, (ii) 배터리/셀의 단자 전압이 상대적으로 또는 실질적으로 일정하거나, 또는 어떤 충전 전류도 없는 상황 하에서 변하지 않을 때의 배터리/셀의 트루 (true) 평형 전압에서의 퍼텐셜에서의 차이로서 간주될 수도 있다 (도 15a). 어느 경우에나, 이 과전위 값은 SOH 가 열화함에 따라서 증가하며 (배터리/셀의 용량 감퇴), 배터리/셀의 SOH 에 직접 상관된다.
여전히, 또 다른 양태에서, SOH 는 (예를 들어, 배터리/셀의 가용 에너지 용량을 나타내는 게이지, 표시자 및/또는 정보와 관련하는) 가용 방전 용량의 측정치 또는 추정치일 수도 있는 배터리/셀의 SOC 를 추정하는 정확도를 향상시키거나, 및/또는 예를 들어, 배터리/셀을 충전하거나 또는 방전하는 것과 관련하여 안전성을 향상시키기 위해서, 채용될 수도 있다. 이와 관련하여, 배터리/셀이 노화함에 따라서, 예를 들어 사용 또는 동작 동안 반복적으로 충방전됨에 따라서, 배터리/셀의 SOH 가 열화하며 전하를 저장하는 그의 용량이 감소하거나 또는 감퇴된다. 본 양태에서, 회로 및 기법들은 배터리/셀의 가용 에너지 용량을 나타내는 게이지, 표시자 및/또는 정보와 관련하여 채용될 수도 있는 데이터 (예를 들어, 배터리/셀의 SOC) 를 보상하기 위해서 SOH 를 채용한다. 이러한 방법으로, 이런 게이지, 표시자 및/또는 정보는 배터리/셀의 가용 에너지 용량의 좀더 정확한 표현을 제공한다. 따라서, 이 실시형태에서, 배터리/셀의 가용 방전 용량을 측정하거나 또는 추정하는 회로 및 기법들은 배터리/셀의 가용 에너지 용량을 나타내는 정보를 배터리/셀의 SOH 을 이용하여 조정하거나 또는 보상한다.
여전히, 또 다른 양태에서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간을 측정하거나, 모니터링하거나 및/또는 결정할 수도 있으며, 이에 응답하여, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을, 과전위 또는 최대 완화 시간이 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 및/또는 최대 완화 시간이 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 이내에 있게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 과전위 또는 최대 완화 시간은 충전 전류가 차단된 후의 배터리/셀의 단자 전압과, 일반적으로 (종래의 리튬 이온 배터리/셀에 있어서) 예를 들어, 약 1 내지 1,000 초 지속하는 지속기간 이후의, 단자들에서의 전압이 본질적으로, 상대적으로 변하지 않거나, 변하지 않는 것으로 간주될 때의 제 2 측정치에서의 차이로서, 간주되거나 및/또는 측정될 수도 있다. 이의 대안으로, 과전위는 (셀이 부분-평형 지점에 도달하는) 제 1 완화 기간 이후의 단자 전압과, 배터리/셀의 최대 평형 전압에서의 퍼텐셜에서의 차이로서 간주될 수도 있다 (도 15a).
예를 들어, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로가, 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간이 (단자 전압을 측정하거나 또는 모니터링하는 것을 통해서) 미리 결정된 범위를 초과한다고 결정하는 경우, 충전 프로세스 동안 배터리/셀에 인가되는 전류의 양은 후속 충전 신호들에 응답하여, 배터리/셀의 단자 전압이 미리 결정된 값보다 작게 및/또는 미리 결정된 범위를 초과하지 않게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로가, 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간이 미리 결정된 범위의 상한 값을 초과한다고 결정하는 경우, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 프로세스 동안 배터리/셀에 인가 또는 입력되는 평균 전류를 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 프로세스 동안 배터리/셀에 인가 또는 입력되는 패킷의 피크 전류를 감소시킬 수도 있다.
이의 대안으로, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 인가되는 전하의 양을 감소시키기 위해서, 한 패킷 내 펄스들의 듀티 사이클을 감소시킬 수도 있다. 그러나, 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간이 미리 결정된 범위의 하한 값보다 작은 경우, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 프로세스 동안 배터리/셀에 인가 또는 입력되는 전류의 양을 증가시킬 수도 있다. 이의 대안으로, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 인가되는 전하의 양을 증가시키기 위해서, 한 패킷 내 듀티 사이클을 증가시킬 수도 있다.
일 실시형태에서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는, (위에서 설명한 바와 같이) 충전 및/또는 방전 패킷과 관련하거나 또는 응답하는 단자 전압 차이를 평가하거나, 결정하거나 및/또는 모니터링하기 위해서 단자 전압을 측정하거나 또는 모니터링하는 것에 비해서, 덜 빈번하게, 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링한다. 예를 들어, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있다 (예를 들어, 배터리/셀의 단자 전압을 N 번째 패킷 (여기서, N=1,000 내지 10,000) 마다 및/또는 1 - 1000 초 마다 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있다). 이런 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간이 미리 결정된 범위 이내에 있거나 또는 미리 결정된 값보다 작게, 배터리/셀에 주입되는 전하 또는 전류의 특성들을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다 (또는, 방전 전류가 채용되는 이들 실시형태들에서는 배터리/셀로부터 제거되는 전하의 특성들을 적응시킬 수도 있다) (예를 들어, 배터리/셀에 주입되는 전하 또는 전류의 특성들을 과전위 또는 최대 완화 시간의 고려사항들에 기초하여 N 번째 패킷 (여기서, N=1,000 내지 10,000) 마다 및/또는 1 - 1000 초 마다 결정하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다). 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간을 (예를 들어, 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나 또는 모니터링하는 것을 통해서) 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있으며, 이에 응답하여 또는 이에 기초하여, (일 실시형태에서, 바로 후속하는 충전 신호들의 바로 후속하는 패킷(들)의 충전 펄스들일 수도 있는) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전류 또는 전하의 양을, 이런 후속 충전에 기인하는 배터리/셀의 과전위 또는 최대 완화 시간이 미리 결정된 범위 이내에 있게, 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정하거나, 조정하거나, 제어하거나 또는 적응시킬 수도 있다.
따라서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는, (i) 배터리/셀의 과전위를 (단자 전압을 측정하거나 또는 모니터링하는 것을 통해서) 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링하거나, (ii) 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 및/또는 (iii) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 양) 을, 이런 충전에 기인하는 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 단자 전압을 X 개의 패킷들 (여기서, X=100 내지 10,000) 마다 및/또는 1 - 1000 초 마다 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링하거나, (ii) (충전 및 방전 신호들에 응답하는) 과전위가 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 Y 개의 패킷들 (여기서, X=100 내지 10,000) 마다 및/또는 1 - 1000 초 마다 결정하거나, 및/또는 (iii) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들을, Z 개의 패킷들 (여기서, X=100 내지 10,000) 마다 및/또는 1 - 1000 초 마다, 과전위가 미리 결정된 범위 이내에 있게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 모든 치환들 및 조합들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 사실대로 말하자면, 이런 실시형태들은 (i) 하나 이상의 충전 펄스들을 갖는 충전 패킷들 및 (ii) 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 인가하거나 또는 주입하는 충전 기법들 및/또는 회로에 적용할 수 있다.
특히, 아래의 설명이 과전위를 참조하지만, 이 설명은 과전위에 더해서 배터리/셀의 최대 완화 시간에 적용할 수 있다. 이에 따라서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (i) 배터리/셀의 최대 완화 시간을 (단자 전압을 측정하거나 또는 모니터링하는 것을 통해서) 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링하거나, (ii) 최대 완화 시간이 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 및/또는 (iii) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 양) 을, 이런 충전에 대한 배터리/셀의 최대 완화 시간이 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 간결성을 위해, 최대 완화 시간에 관해서는 그 설명이 반복되지 않는다.
모니터링 회로 및/또는 제어 회로는 배터리/셀의 과전위를 알려져 있지 않거나 또는 추후에 개발될 임의의 기법 및/또는 회로를 이용하여 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 모니터링 회로는 배터리/셀의 단자 전압을 충전 신호의 인가 직전 또는 충전 신호의 인가의 시작 시에 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링한다. 일단 배터리/셀이 (어떤 충전 신호도 인가되지 않을 때에 배터리/셀의 단자 전압이 상대적으로 일정하거나 또는 변하지 않는 시점으로서 간주될 수도 있는) 최대 평형에 도달하면, 모니터링 회로는 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링한다. 제어 회로는 배터리/셀의 과전위를 이들 2 개의 단자 전압들 사이의 차이로서 결정하거나 또는 측정할 수도 있다.
이에 더해 또는 이에 대신하여, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 충전 신호의 종료 후에 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링함으로써 배터리/셀의 과전위를 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있으며, 충전 신호를 종료한 후의 단자 전압의 감쇠 특성들에 기초하거나 또는 이용하여, 제어 회로는 과전위를 유도하거나, 계산하거나, 추정하거나, 및/또는 결정할 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로는 충전 신호의 종료 이후의 배터리/셀의 단자 전압 및 단자 전압의 감쇠의 특성들로부터 외삽 (extrapolate) 함으로써 과전위를 결정할 수도 있다. 일 실시형태에서, 모니터링 회로는 충전 신호를 종료한 직후 (예를 들어, 충전 신호를 종료한 직후 또는 실질적으로 직후) "초기" 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링할 수도 있으며, 단자 전압이 "초기" 단자 전압의 미리 결정된 백분율에 도달하는데 요구되는 시간의 양에 기초하여, 과전압을 결정할 수도 있다. 이 실시형태에서, 제어 회로는 시간경과에 따른 단자 전압의 변화의 형태, 형상 및/또는 레이트 (예를 들어, 시간의 제곱근의 레이트에 있는 단자 전압의 감쇠의 형태, 형상 및/또는 레이트) 를 예상하거나, 가정하거나 및/또는 추정할 수도 있다. 이러한 방법으로, 본 발명들의 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 과전위를 더 빠르게 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 복수의 시간적으로 인접하거나 또는 순차적인 패킷들에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링함으로써, 배터리/셀의 과전위를 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있다. (예를 들어, 도 5a 및 도 5b 참조). 이 실시형태에서, 제어 회로는 복수의 시간적으로 인접하거나 또는 순차적인 패킷들 (예를 들어, 100 내지 10,000, 바람직하게는, 100 내지 2,000 개의 패킷들) 에 걸쳐서 (모니터링 회로에 측정되는 때의) 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 합산하거나 또는 누산한다. 복수의 시간적으로 인접하거나 또는 순차적인 패킷들에 걸친, 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화의 합에 기초하여, 제어 회로는 배터리/셀의 과전위를 결정할 수도 있다.
측정하거나, 모니터링하거나 및/또는 결정하는 기법들에 상관없이, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및 회로는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 양) 을, 배터리/셀의 과전위를 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 여기서, 제어 회로는 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 배터리/셀의 과전위를 제어하기 위해서, 충전 프로세스 동안 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 주어진 시간 기간 동안 전하 또는 전류의 양) 을 (충전 회로의 제어를 통해서) 조정할 수도 있다.
예를 들어, 충전 기법들 및/또는 회로가 충전 시퀀스, 사이클 또는 동작 동안 하나 이상의 충전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 배터리/셀에 인가하는 경우, 일 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 하나 이상의 패킷들 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷들) 의 전하 또는 전류 펄스들의 진폭 및/또는 펄스 폭 및/또는 듀티 사이클을, 이런 후속 충전 패킷(들) 에 응답하는 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 범위 이내에 있게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이 실시형태에서, 충전 기법들 및/또는 회로는 후속 패킷(들)의 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 통해서, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
과전위에 대한 미리 결정된 범위는 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 경험적 데이터에 기초하여, 주어진 배터리/셀 (예를 들어, 어떤 시리즈, 제조 로트, 화학적 성질 및/또는 설계) 와 연관되는 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 미리 결정된 범위 뿐만 아니라, 그 안에서의 변화들을 결정하거나, 계산하거나, 추정하거나 및/또는 채용할 수도 있다. 과전위에 대한 미리 결정된 범위는 고정될 수도 있거나, 또는 예를 들어, 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들 (예를 들어, SOC 및/또는 SOH 및/또는 온도) 에 기초하여 변할 수도 있다.
따라서, 일 실시형태에서, 미리 결정된 범위는 예를 들어, 배터리/셀의 조건 또는 상태에 기초하여 변할 수도 있다. 여기서, 본 발명들의 회로 및/또는 기법들은 과전위의 미리 결정된 범위를, 배터리/셀의 SOC 및/또는 배터리/셀의 SOH 을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 조정하거나, 변경하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다.
일 실시형태에서, 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터에 기초하여, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 특정의 배터리/셀에 대해 미리 결정된 과전압 범위들의 초기 미리 결정된 과전위 범위 또는 세트를 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, (i) 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터 및 (ii) 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하거나 또는 이용하여, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 특정의 또는 연관된 배터리/셀에 대해 과전위에 대한 하나 이상의 미리 결정된 범위들을 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 사실대로 말하자면, 일 실시형태에서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는, (i) 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터 및 (ii) 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하거나 또는 이용하여, 과전위의 미리 결정된 범위의 변화의 패턴 또는 관계를 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정할 수도 있다.
또한, 과전위에 대한, 미리 결정된 범위 또는 미리 결정된 범위들의 세트의 결정 또는 계산은 배터리/셀의 시리즈, 제조 로트, 화학적 성질 및/또는 설계를 나타내는 데이터를 채용할 수도 있다. 일 실시형태에서, 배터리/셀의 시리즈, 제조 로트, 화학적 성질 및/또는 설계를 나타내는 데이터와 함께, 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하여, 과전위의 하나 이상의 미리 결정된 범위들이 결정되거나 또는 계산될 수도 있다. 게다가, (배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들 및/또는 충전 프로세스들까지의 또는 동안의 배터리/셀의 응답들에 기초할 수도 있는) 이런 미리 결정된 과전위 범위들에 대한 하나 이상의 변화들이 결정되거나, 계산되거나 또는 추정될 수도 있다. 또한, 또 다른 실시형태에서, 과전위에 대한, 미리 결정된 범위 또는 미리 결정된 범위들의 세트가 주어진 배터리/셀에 대해서 (i) 초기화, 특성화 및/또는 보정 신호들 또는 시퀀스에 대한 배터리/셀 응답, 및 (ii) 경험적 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 결정되거나 또는 계산될 수도 있으며, 그 경험적 데이터는, 예를 들어, 어떤 시리즈, 제조 로트, 화학적 성질 및/또는 설계에 기초하여 개발될 수도 있다. 특히, 과전위에 대한 미리 결정된 범위 또는 미리 결정된 범위들의 세트를 나타내는 데이터는 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로에 의한 사용을 위해서, 배터리/셀에 커플링되는 메모리에 저장될 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 일 실시형태에서, 특정의 배터리/셀에 대해 미리 결정된 과전위 범위들의 초기 미리 결정된 과전위 범위 또는 세트는 배터리/셀의 초기화, 특성화 또는 보정 데이터에 기초하거나 또는 이용할 수도 있다. 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터는 특성화 시퀀스에 대한 배터리/셀의 응답을 나타낼 수도 있다. 일 실시형태에서, 특성화 시퀀스는 충전 신호들을 배터리/셀에 인가할 수도 있다. 그후, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀에 의한 이런 신호들에 대한 응답을 평가할 수도 있다. 이에 기초하여, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 특정의 배터리/셀에 대해 미리 결정된 과전위 범위들을 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 이런 초기화, 특성화 또는 보정 데이터는 예를 들어, 주어진 배터리/셀에 관련한 "고유" 데이터를 획득하기 위해 특성화 시퀀스를 포함할 수도 있는 제조, 테스트 또는 보정 시에, 획득되거나, 취득되거나 및/또는 결정될 수도 있다.
초기화, 특성화 또는 보정 시퀀스들은 앞에서 설명한 미리 결정된 한계들 및 범위들에 대해 값들을 설정하려고 한다. 일 실시형태에서, 초기화, 특성화 또는 보정 시퀀스들은 새로운 셀들/배터리들에 대해 SOC 의 전체 범위에 걸쳐서 과전위 값들을 측정한다. 이들 측정들은 최대 SOC 범위에 걸쳐서 10 - 50 측정들이 이루어지도록 빈번할 수도 있다. 제 2 실시형태에서, 이들 값들이 사이클 셀들/배터리들에 사용되며, 상관 데이터 또는 테이블들이 이들 과전위 값들을 셀들/배터리들의 용량 감퇴와, 결국, 사이클 수명과 상관하도록 발생된다. 과전위 값들과 용량 감퇴 사이에 좀더 완전한 상관 관계들을 생성하기 위해서 상이한 셀들에 대해서 상이한 값들이 사용될 수도 있다. 게다가, 과전위 값들은 리듐-이온들의 수송에 대한 물리적인 모델들을 이용하여, 예컨대 그 셀 내에서 픽 (Fick) 의 법칙 및 전류 수송 법칙을 풀어서, 상관될 수도 있다.
특히, 미리 결정된 과전위 범위 또는 범위들은 본 발명들의 적응적 회로 및/또는 프로세스들에 의해 또는 다른 회로 및 프로세스들 (예를 들어, "오프-디바이스"이거나, "오프-칩" 이거나 또는 본 발명들의 회로와는 별개인 회로) 에 의해 계산되거나 또는 결정될 수도 있다. 미리 결정된 과전위 범위 또는 범위들은 제조, 테스트 또는 보정 동안 메모리에 (예를 들어, 데이터베이스 또는 룩업 테이블에) 저장될 수도 있으며, 동작 동안 본 발명들의 적응적 회로 및/또는 프로세스들에 액세스할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 미리 결정된 과전위 범위들은 초기 미리 결정된 범위들에 대해서 미리 결정된 방법으로 (예를 들어, 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하거나 또는 이용할 수도 있는 - 시간/사용에 걸쳐서 고정된 관계로) 변경할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 이런 미리 결정된 과전위 범위들은 예를 들어, 배터리/셀의 SOC, SOH 및/또는 온도를 포함한, 하나 이상의 파라미터들의 상태 또는 배터리/셀의 상태와 같은 고려사항들에 의존할 수도 있다.
예를 들어, 일 실시형태에서, 과전위에 대한 미리 결정된 범위들은 배터리/셀의 SOC 에 의존한다. 이와 관련하여, 위에서 언급한 바와 같이, 적응적 충전 회로 및 기법들은 배터리/셀의 SOC 가 낮을 때는 더 높은 전류 또는 전하를 배터리/셀에 인가하거나 또는 주입하고, 배터리/셀의 SOC 가 높을 때는 더 낮은 전류 또는 전하를 인가하거나 또는 주입할 수도 있다. 낮은 SOC 에서, 전극들로의 리튬 이온들의 확산율은 높은 SOC 에서의 확산율보다 더 빠를 수도 있다. 확산율에서의 차이는 실질적으로 변할 수 있다. 게다가, 임피던스 (특히, 배터리/셀이 인가 전류에 내보이는 저항을 나타내는, 그의 실수부) 가 낮을 때는 더 높은 충전 전류를 이용하고, 임피던스가 높을 때는 더 낮은 충전 전류를 이용하는 것이 유익할 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 적응적 충전 알고리즘 또는 기법은 이런 충전 전류에 응답하는 전압에서의 변화를 제어하거나, 관리하거나 및/또는 감소시키기 위해서, 충전 전류를 적응시키거나, 변경하거나 및/또는 조정한다.
미리 결정된 과전위 범위 또는 범위들은 영구적인, 반영구적인 또는 일시적인 메모리에 저장될 수도 있다. 이와 관련하여, 메모리는 데이터, 방정식들, 관계들, 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블을 (예를 들어, 재프로그래밍될 때까지) 영구적인, 반영구적인 또는 일시적인, 임의 종류 또는 유형의 메모리 (예를 들어, EEPROM, 플래시, DRAM 및/또는 SRAM) 에 저장할 수도 있다. 더욱이, 메모리는 별개이거나, 또는 본 발명들의 다른 회로 (예를 들어, 제어 회로) 상에 상주할 수도 있다 (즉, 통합될 수도 있다). 일 실시형태에서, 메모리는 일회 프로그래밍가능할 수도 있거나, 및/또는 미리 결정된 과전위 범위(들)의 데이터, 방정식들, 관계들, 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블은 (예를 들어, 테스트 동안 또는 제조 시에 프로그래밍되는) 일회 프로그래밍가능 메모리에 저장될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 메모리는 한 번보다 많이 프로그래밍가능할 수 있으며, 이에 따라서, 미리 결정된 과전위 범위(들) 은 초기 저장 이후 (예를 들어, 테스트 및/또는 제조 후) 외부 또는 내부 회로를 통해서 업데이트되거나, 기록되거나, 재기록되거나 및/또는 수정될 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 어떤 실시형태들에서, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들을 구현하는 것과 관련한 2가지 고려사항들은 다음과 같다:
i. 총 충전 시간을 최소화하거나 또는 감소시키는 것: 실질적인 이유들로, 배터리/셀이 주어진 시간 기간 (예를 들어, 최대 허용 시간 기간) 내에 충전된다. 일반적으로, 사양 값은 애플리케이션에 따라서 정의되거나 또는 선택된다. 예를 들어, 소비자 애플리케이션들에서 채용되는 배터리들에 대해서는 대략 2 내지 4 시간이며, 수송 애플리케이션들에서 채용되는 배터리들에 있어서는, 8 시간까지 일 수도 있다. 이것은 순수 유효 충전 전류에 대한 사양을 초래한다;
ii. 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키는 것: 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 또는 증가시키기 위해, (i) 배터리/셀을 낮은 전류에서 충전하거나 및/또는 (ii) 어떤 전하도 배터리/셀에 인가 또는 주입되지 않는 (예를 들어, 충전 신호들 또는 패킷들 사이의) 충전의 기간들 사이에 또는 내에 휴지 기간들을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.
따라서, 어떤 양태들에서, 본 발명들의 충전 회로는 (예를 들어, 충전 동작의 열화 메카니즘들을 최소화하거나 및/또는 감소시킴으로써) (i) 배터리/셀의 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키고자 하며 (ii) 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키고자 하는 적응적 기법들을 구현한다.
도 1a 내지 도 1c 를 참조하면, 예시적인 일 실시형태에서, 충전 회로 (12) 는 (배터리/셀에의 전하 또는 전류의 순수 입력을 제공하는) 하나 이상의 충전 신호들 및 (배터리/셀로부터의 전하 또는 전류의 순수 제거를 제공하는) 하나 이상의 방전 신호들을 인가한다. (예를 들어, 도 2c 및 도 2d 참조). 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들은 본원에서 설명되든, 현재 알려져 있든, 추후 개발되든, 임의의 충전 회로 (12) 를 채용하여, 배터리/셀을 충전할 수도 있으며; 모든 이런 충전 회로 (12) 는 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 발명들의 충전 회로 (12) 는 (본원에서 설명하는 바와 같이) 충전 및 방전 신호들, 패킷들 및 펄스들을 발생할 수도 있다. 특히, 충전 회로 (12) 는 일반적으로 제어 회로 (16) 로부터의 제어 신호들에 응답한다.
도 1a 를 계속 참조하면, 모니터링 회로 (14) 는 예를 들어, 단자 전압, 개방 회로 전압 (OCV) 및/또는 배터리/셀의 온도를 포함한, 배터리/셀의 조건 또는 특성들을 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 모니터링하거나, 감지하거나, 검출하거나 및/또는 샘플링한다. 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들은 본원에서 설명되든, 현재 알려져 있든, 추후 개발되든, 임의의 모니터링 회로 (14) 및/또는 모니터링 기법들을 채용하여, 이런 데이터를 취득할 수도 있으며; 모든 이런 모니터링 회로 (14) 및 모니터링 기법들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 모니터링 회로 (14) 는 배터리/셀의 조건 또는 특성들을 나타내는 데이터를 제어 회로 (16) 에 제공한다.
제어 회로 (16) 는, 모니터링 회로 (14) 로부터의 데이터를 이용하여, 충전 또는 재충전 프로세스와 관련하는 배터리/셀의 상태 또는 조건을 계산하거나, 추정하거나, 결정하거나 및/또는 평가한다. 예를 들어, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류에 응답하는 배터리/셀의 과전위를 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정한다. 이에 기초하여, 제어 회로 (16) 는 (충전 또는 재충전 시퀀스/동작 동안 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류에 응답하는) 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을 (충전 회로 (12) 의 동작을 제어하는 것을 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다.
위에서 설명한 바와 같이, 일 실시형태에서, 충전 회로 (12) 가 (하나 이상의 충전 펄스들을 갖는) 충전 패킷들을 배터리/셀에 인가하는 경우, (예를 들어, 본원에서 설명하는 독창적인 적응적 충전 기법들 중 하나 이상을 구현하는) 제어 회로 (16) 는 (충전 패킷들을 통한) 충전 동안의 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 범위 이내에 있게, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 충전 패킷들의 특성들을 (충전 회로 (12) 를 제어하는 것을 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 예를 들어, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 제어하는 것을 통해서 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 양을 변경하도록 충전 회로 (12) 에게 명령할 수도 있다. 이러한 방법으로, 제어 회로 (16) 는, 일 실시형태에서, 전하 또는 전류에 응답하는 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류를 (충전 회로 (12) 를 제어하는 것을 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다.
또 다른 실시형태에서, 충전 회로 (12) 는 충전 또는 재충전 시퀀스, 동작 또는 사이클 동안 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 배터리/셀에 인가한다. 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 (i) 인가되는 충전 펄스들의 특성들 및/또는 (ii) 방전 펄스의 특성들을, 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 여기서, 또한, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전류의 양을, 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭 및 방전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 (충전 회로 (14) 의 제어를 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 통해서, 충전에 기인하는 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있도록 하는 방법으로, (충전 회로 (14) 의 제어를 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 따라서, 이들 실시형태들에서, (예를 들어, 본원에서 설명하는 독창적인 적응적 충전 기법들 중 하나 이상을 구현하는) 제어 회로 (16) 는 충전 및/또는 방전 펄스들의 하나 이상의 특성들을, 충전에 기인하는 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다.
동작시, 충전 회로 (12) 가 전하 또는 전류를 배터리/셀에 인가한다. (예를 들어, 도 2a 내지 도 2d 의 예시적인 충전 파형들 참조). 일 실시형태에서, 모니터링 회로 (14) 는 배터리/셀의 단자들에서 전압들을 측정하거나 또는 검출한다. 일단 배터리/셀이 (어떤 충전 전류도 없을 때에 배터리/셀의 단자 전압이 상대적으로 일정하거나 또는 변하지 않는 시점으로서 간주될 수도 있는) 최대 평형에 도달하면, 모니터링 회로 (14) 는 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링한다. 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 과전위를 이들 2 개의 단자 전압들 사이의 차이로서 결정하거나 또는 측정할 수도 있다.
이에 더해 또는 이에 대신하여, 모니터링 회로 (12) 및 제어 회로 (16) 는 충전 신호의 종료 후에 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링함으로써 배터리/셀의 과전위를 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있으며, 충전 신호를 종료한 후의 단자 전압의 감쇠 특성들에 기초하거나 또는 이용하여, 제어 회로 (16) 는 과전위를 유도하거나, 계산하거나, 추정하거나, 및/또는 결정할 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로 (16) 는 충전 신호의 종료 후의 배터리/셀의 단자 전압 및 단자 전압의 감쇠의 특성들로부터 외삽함으로써 과전위를 결정할 수도 있다. 일 실시형태에서, 모니터링 회로 (12) 는 충전 신호를 종료한 후 (예를 들어, 충전 신호를 종료한 직후 또는 실질적으로 직후) "초기" 배터리/셀의 단자 전압을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링하고, 단자 전압이 "초기" 단자 전압의 미리 결정된 백분율에 도달하는데 요구되는 시간의 양에 기초하여, 과전압을 결정할 수도 있다. 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 시간경과에 따른 단자 전압의 변화의 형태, 형상 및/또는 레이트 (예를 들어, 시간의 제곱근의 레이트에 있는 단자 전압의 감쇠의 형태, 형상 및/또는 레이트) 를 예상하거나, 가정하거나 및/또는 추정할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 모니터링 회로 (12) 및 제어 회로 (16) 는 복수의 시간적으로 인접하거나 또는 순차적인 패킷들에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 모니터링함으로써, 배터리/셀의 과전위를 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링할 수도 있다. 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 복수의 시간적으로 인접하거나 또는 순차적인 패킷들 (예를 들어, 100 내지 50,000, 바람직하게는, 1,000 내지 20,000 개의 패킷들) 에 걸쳐서, (모니터링 회로 (12) 에 의해 측정될 때의) 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 합산하거나 또는 누산한다. 복수의 시간적으로 인접하거나 또는 순차적인 패킷들에 걸친 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화의 합에 기초하여, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 과전위를 결정할 수도 있다. 이 실시형태에서, 과전위 (OP) 는 다음과 같이 간주될 수도 있다:
Figure 112012106094355-pct00001
여기서, Delta Vi 는 충전 및/또는 방전 패킷에 응답하는, 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화이다. (예컨대, 도 5a 에서 Delta Vi = V3 - V1 이고 도 5b 에서 Vi = V5 - V1 참조).
측정하거나, 모니터링하거나 및/또는 결정하는 기법들에 상관없이, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및 회로는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 양) 을, 배터리/셀의 과전위를 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 여기서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 과전위를 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 제어하기 위해서, 충전 프로세스 동안 (충전 회로 (12) 의 제어를 통해서) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 양을 조정할 수도 있다.
도 16 을 참조하면, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있는 경우, 제어 회로 (16) 는, 일 실시형태에서, 후속 충전 동안 (SOC, SOH, 부분 완화 시간, 패킷에 응답하는 단자 전압에서의 변화를 포함한 다른 고려사항들에 따라서) 동일한 또는 유사한 전하를 배터리/셀에 인가하도록 충전 회로 (14) 에 명령한다. 그러나, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 값보다 더 크거나 및/또는 미리 결정된 범위 밖인 경우 (즉, 미리 결정된 범위보다 작거나 또는 더 큰 경우), 제어 회로 (16) 는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을 (충전 회로 (14) 를 통해서) 후속 충전 (예를 들어, 바로 후속하는 충전 패킷) 에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 여기서, 제어 회로 (16) 는 충전의 하나 이상의 특성들 (예를 들어, 배터리/셀에 주입 또는 인가되는 전류의 양) 에 대한 변화를, 후속 충전을 통해서 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류가 미리 결정된 범위 이내에 있게, 계산하거나 또는 결정한다. 특히, 미리 결정된 범위는 실제로는, 예를 들어, 미리 결정된 레이트 또는 패턴에 따라서, 및/또는 측정된, 결정된 및/또는 추정된 배터리/셀의 SOC 및/또는 SOH 에 따라서, 변할 수도 있다.
특히, 도 1a 내지 도 1c 및 15b 를 참조하면, 일 실시형태에서, 모니터링 회로 (14) 는 충전 펄스에 대한 단자 전압 응답을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 결정하고, 충전 신호의 끝/종료 시의 배터리/셀의 단자 전압에 상관되는 제 1 전압 (V1), 및 제 1 전압의 미리 결정된 백분율인 전압에 상관되는 제 2 전압 (V2) 을 나타내는 데이터를 제공한다. 모니터링 회로 및/또는 제어 회로는 또한 이들 2 개의 전압들 사이의 시간의 양 (T2-T1) 을 결정할 수도 있다. 이런 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 제어 회로 (16) 는 충전 신호의 종료 후의 배터리/셀의 단자 전압 및 단자 전압의 감쇠의 특성들로부터 외삽함으로써 과전위를 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정한다. 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 과전위를 결정하기 위해, 시간경과에 따른 단자 전압의 변화의 형태, 형상 및/또는 레이트 (예를 들어, 시간의 제곱근의 레이트에 있는 단자 전압의 감쇠의 형태, 형상 및/또는 레이트) 를 예상하거나, 가정하거나 및/또는 추정할 수도 있다.
이와 유사하게, 도 1a 내지 도 1c 및 15c 를 참조하면, 또 다른 실시형태에서, 모니터링 회로 (14) 는 충전 펄스에 대한 단자 전압 응답을 측정하거나, 샘플링하거나 및/또는 결정하고, 충전 신호의 시작/개시 시의 배터리/셀의 단자 전압에 상관되는 제 1 전압 (V1), 및 제 1 전압의 미리 결정된 백분율인 전압에 상관되는 제 2 전압 (V2) 을 나타내는 데이터를 제공한다. 모니터링 회로 및/또는 제어 회로는 또한 이들 2 개의 전압들 (T2-T1) 사이의 시간의 양을 결정할 수도 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 이런 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 제어 회로 (16) 는 충전 신호의 종료 후의 배터리/셀의 단자 전압 및 단자 전압의 감쇠의 특성들로부터 외삽함으로써 과전위를 계산하거나, 결정하거나 및/또는 추정한다. 제어 회로 (16) 는 다시 배터리/셀의 과전위를 결정하기 위해, 시간경과에 따른 단자 전압의 변화의 형태, 형상 및/또는 레이트 (예를 들어, 시간의 제곱근의 레이트에 있는 단자 전압의 감쇠의 형태, 형상 및/또는 레이트) 를 예상하거나, 가정하거나 및/또는 추정할 수도 있다.
제어 회로 (16) 가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 이내인 과전위를 계산하거나, 결정하거나, 및/또는 추정하는 경우, 제어 회로 (16) 는 (제어 회로 (16) 가 이런 특성들을, 예를 들어, 충전 패킷들에 기인하는 단자 전압에서의 변화, 부분 평형까지의 완화 시간, SOC 및/또는 SOH 의 고려사항들 측정들과 같은 다른 고려사항들의 결과로서, 실제는 변경할 수도 있지만) 이로 인해서 후속 충전 패킷들의 특성들을 변경하지 않는다. 그러나, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 밖에 있다고 제어 회로 (16) 가 결정하는 경우, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 양을 (충전 회로 (14) 를 통해서) 후속 전하 또는 전류에 응답하는 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하기 위해서, 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 포함한 충전 패킷의 하나 이상의 특성들을 변경할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 충전 패킷들에 응답하는 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위보다 작은 경우, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스(들)의 진폭 및/또는 폭을 증가시킴으로써, 후속 패킷 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷) 에서 더 많은 전류 또는 전하를 배터리/셀에 주입할 수도 있다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 진폭을 증가시키고 충전 펄스(들)의 폭을 감소시킴으로써, 후속 패킷 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷) 에서 동일한 양의 전류 또는 전하를, 그러나, 이전 패킷/펄스보다 더 높은 진폭에서 배터리/셀에 주입할 수도 있다.
하나 이상의 충전 패킷들에 응답하는 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 값 및/또는 미리 결정된 범위보다 큰 경우, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스(들)의 진폭 및/또는 폭을 감소시킴으로써, 후속 패킷 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷) 에서 더 적은 전류 또는 전하를 배터리/셀에 주입할 수도 있다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 진폭을 감소시키고 충전 펄스(들)의 폭을 증가시킴으로써, 후속 패킷 (예를 들어, 바로 후속하는 패킷) 에서 배터리/셀에 동일한 양의 전류 또는 전하를, 그러나 이전 펄스에 보다 더 낮은 진폭에서 주입할 수도 있다. (예를 들어, 도 6a 참조).
특히, 도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 충전 펄스의 진폭 및/또는 지속기간 뿐만 아니라 휴지 기간 (Trest) 의 지속기간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는, 일정한 충전 패킷 (Tpacket) 의 기간을 유지하기 위해서, 충전 회로 (12) 를 통해서, 충전 펄스의 진폭 및 지속기간 및 휴지 기간 (Trest) 의 지속기간을 조정한다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 충전에 대한 배터리/셀의 응답, 예를 들어, 하나 이상의 충전 및/또는 방전 패킷들에 응답하는 단자 전압에서의 변화 및/또는 배터리/셀의 부분-평형까지의 완화 시간과 관련하는 다른 고려사항들 및 파라미터들을 수용하도록, 휴지 기간 (Trest) 의 지속기간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
따라서, 제어 회로 (16) 는 후속 충전 동안, 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게 하는 방법으로, 충전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭 및 방전 펄스(들)의 형태, 진폭 및/또는 폭을 (충전 회로 (14) 를 제어하는 것을 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
도 5b 를 계속 참조하면, 제어 회로 (16) 는 충전 및/또는 방전 펄스들의 진폭 및 폭을 제어하는 것에 더하여, 휴지 기간들 중 하나 또는 양자의 지속기간 (Tinter 및 Trest) 을 제어할 수도 있다. 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는, 일정한 충전 패킷 (Tpacket) 의 기간을 유지하기 위해서, 충전 회로 (12) 를 통해서, 충전 및/또는 방전 펄스들의 진폭 및 폭, 및 휴지 기간들 중 하나 또는 양자의 지속기간 (Tinter 및 Trest) 을 조정한다. 이의 대안으로, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화와 관련하는 충전 및/또는 방전 펄스들의 진폭 및/또는 지속기간을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 충전에 대한 배터리/셀의 응답 (예를 들어, 배터리/셀의 부분-평형까지의 완화 시간) 과 관련하는 다른 고려사항들 및 파라미터들을 수용하도록, 휴지 기간들 중 하나 또는 양자의 지속기간 (Tinter 및 Trest) 을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다.
과전위와 관련하여, 미리 결정된 한계 및/또는 미리 결정된 범위는 고정되거나, 또는 예를 들어, 시간 또는 사용을 통해서, 및/또는 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들 및/또는 충전까지의 또는 동안의 배터리/셀의 응답들에 기초하여, 변경되거나 또는 조정될 수도 있다. 일 실시형태에서, 미리 결정된 한계 및/또는 미리 결정된 범위는 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초한다. 예를 들어, 경험적 데이터에 기초하여, 배터리/셀과 연관되는 제어 회로 (16) 는 미리 결정된 범위들을, 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들 (예를 들어, 배터리/셀의 SOC 및/또는 SOH) 및/또는 충전까지의 또는 동안의 배터리/셀의 응답들에 기초하여, 결정하거나, 계산하거나, 추정하거나 및/또는 채용할 수도 있다. 이런 결정된 범위들은 고정되거나 (예를 들어, 고정되거나 또는 미리 결정된 패턴에 따르거나) 또는 변할 수도 있다.
일 실시형태에서, 미리 결정된 한계 및/또는 미리 결정된 범위에서의 변화들은 배터리/셀의 하나 이상의 조건들 또는 상태들 및/또는 충전 프로세스까지의 또는 동안의 배터리/셀의 응답들에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 미리 결정된 범위는 예를 들어, SOC, SOH, 패킷에 응답하는 단자 전압에서의 변화 및/또는 (배터리/셀의 부분-평형까지의) 완화 시간을 포함한, 배터리/셀의 하나 이상의 파라미터들에 기초하거나 또는 따라서, 변경하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다. 일 실시형태에서, 배터리/셀이 종래의 화학적 성질, 설계 및 재료들을 채용하는 일반적인 재충전가능한 리듐-이온 (Li+) 배터리/셀인 경우, 미리 결정된 범위는 배터리/셀의 SOC 에 의존할 수도 있으며 배터리의 특정의 화학적 성질, 설계 및 재료들 및 배터리의 SOC 에 따라서, 10mV 과 125mV 사이의 범위일 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 미리 결정된 범위는 (i) 배터리 SOC 가 0 - 5% 인 경우 100mV ± 5%, (ii) 배터리/셀이 5 - 20% 사이의 SOC 를 포함하는 경우 60mV ± 5%, (iii) 배터리/셀이 20 - 40% 사이의 SOC 를 포함하는 경우 50mV ± 5%, (iv) 배터리/셀이 40 - 60% 사이의 SOC 를 포함하는 경우 40mV ± 5%, (v) 배터리/셀이 60 - 80% 사이의 SOC 를 포함하는 경우 30mV ± 5%, (vi) 배터리/셀이 80 - 100% 사이의 SOC 를 포함하는 경우 25mV ± 5% 일 수도 있다. 이들 값들은 SOH 의 함수로서 일괄하여 수정되거나 및/또는 감소될 수도 있다.
사실대로 말하자면, 위에서 언급한 바와 같이, 예시적인 일 실시형태에서, 순수 유효 충전 전류는 0 - 20% SOC 에서 1 - 1.5C 일 수도 있으며, 80 - 100% SOC 에서, 0.1 - 0.4C 일 수도 있다. 특히, 시간에 따른 순수 유효 충전 전류에서의 변화의 테이퍼는 선형이거나 또는 비선형 (예를 들어, 확산-제한되는 수송 동력에 일반적인 시간의 제곱근) 일 수도 있다. (예를 들어, 도 7 참조). 또한, 순수 유효 충전 전류를 10% 미만의 SOC 에서는 초기에 낮게 한 후, 5 - 20% SOC 근처에서는 최대치에 도달하게 한 후, 90 - 100% SOC 근처에서는 점차 하한 값까지 저하시키는 것이 가능하다. 이들 모두는 배터리에서의 기본적인 물리적인 메카니즘들, 예를 들어, 리튬 이온들의 대량 수송, 반응 속도론 및/또는 그들의 연관된 시상수들, 및/또는 리튬 이온들의 인터칼레이션 동안 양극에서의 변형들을 고려하면서, 충전 전류 및 충전 시간을 최적화하는 목적을 갖는 순수 유효 충전 전류의 테이퍼 함수의 여러 실시형태들이다.
따라서, 일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 하나 이상의 미리 결정된 범위들을 배터리/셀의 상황 또는 상태에 기초하여 (예를 들어, 배터리/셀의 SOC, 배터리/셀의 SOH 및/또는 부분 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여) 계산하거나, 결정하거나, 및/또는 채용할 수도 있다. 즉, 제어 회로 (16) 에 의해 채용되며 단자 전압에서의 변화가 평가되는 기초인 미리 결정된 범위는, 배터리/셀의 상황 또는 상태, 예를 들어, 배터리/셀의 SOC 및 배터리/셀의 SOH 에 의존할 수도 있다.
일 실시형태에서, 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터에 기초하여, 제어 회로 (16) 또는 외부 회로는 특정의 배터리/셀에 대해 과전위의 초기 설정된 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위들을 계산하거나 또는 결정할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, (i) 초기화, 특성화 및/또는 보정 데이터 및 (ii) 경험적 데이터, 테스트 데이터, 시뮬레이션 데이터, 이론적 데이터 및/또는 수학적인 관계에 기초하거나 또는 이용하여, 제어 회로 (16) 또는 외부 회로는 특정의 또는 연관된 배터리/셀에 대해 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위들의 세트를 계산하거나, 추정하거나 및/또는 결정할 수도 있다. 과전위의 이런 미리 결정된 한계들 및/또는 범위들은 배터리/셀의 하나 이상의 상태들 (예를 들어, 배터리의 SOC) 에 기초할 수도 있다. 사실대로 말하자면, 제어 회로 (16) 는 미리 결정된 범위들을 배터리/셀의 수명 또는 사용에 걸쳐서 - 예를 들어, 배터리/셀의 변화 조건들 (예를 들어, 배터리/셀의 측정된 SOH) 에 기초하여, 적응적으로 조정한다.
특히, 과전위의 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위들의 세트는 제어 회로 (16) 에 의해 또는 제어 회로 (16) 이외의 회로 (예를 들어, 제어 회로 (16) 에 대해 "오프-디바이스" 또는 "오프-칩" 인 회로) 에 의해 계산되거나 또는 결정될 수도 있다. 미리 결정된 한계들 또는 범위들은 제조, 테스트 또는 보정 동안 메모리에 (예를 들어, 데이터베이스 또는 룩업 테이블에) 저장되고, 동작 동안 본 발명들의 적응적 회로 및/또는 프로세스들에 액세스할 수도 있다.
일 실시형태에서, 과전위의 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위들의 세트는 (예를 들어, 배터리/셀의 SOC 및/또는 SOH 에 기초하여) 계산되거나 또는 결정되어, 메모리에 (예를 들어, 제조, 테스트 또는 보정 동안) 저장될 수도 있다. 그후, 제어 회로 (16) 는 과전위의 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위들의 세트를 배터리/셀의 조건 - 예를 들어, 배터리/셀의 SOC 또는 SOH 에 기초하여, 조정하거나 또는 적응시킬 수도 있다. 이의 대안으로, 메모리는 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위들의 다수의 세트들을 (예를 들어, 룩업 테이블 또는 매트릭스에) 저장하고 제어 회로 (16) 는 주어진 미리 결정된 범위를 배터리/셀의 SOC 및 SOH 를 포함한 배터리/셀의 하나 이상의 조건들에 기초하여 채용한다. 따라서, 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 에 의해 채용되는 미리 결정된 범위들은 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위들의 세트를 나타내거나 또는 "식별하는" 배터리/셀의 SOH, 및 미리 결정된 범위들의 세트 내에서 특정의 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위를 나타내거나 또는 "식별하는" 배터리/셀의 SOC 에 의존한다. 이들 실시형태들에서, 제어 회로 (16) 는 충전 프로세스의 제어를 배터리/셀의 열화하는 SOC 및 SOH 에 기초하거나 또는 응답하여, 적응시킨다. 미리 결정된 한계들 및/또는 미리 결정된 범위들의 세트는 또한 예를 들어, 각 패킷에 응답하는 배터리/셀의 전압에서의 변화, 완화 시간 및/또는 배터리/셀의 온도를 포함한, 다른 파라미터들의 상태 또는 배터리/셀의 상태와 같은 다른 고려사항들에 의존할 수도 있다 (예를 들어, 일 실시형태에서, 과전위의 미리 결정된 한계들 또는 범위들은 배터리/셀의 온도에서의 증가에 따라 증가할 수도 있다).
과전위의 미리 결정된 한계들 또는 미리 결정된 범위들은 현재 알려져 있거나 또는 추후 개발될 임의의 메모리에 저장될 수도 있으며; 이의 모두는 본 발명들이 범위 내에 포함시키려고 의도된다. 예를 들어, 메모리는 (예를 들어, 재프로그래밍될 때까지) 영구적인, 반영구적인 또는 일시적인 메모리일 수도 있다. 일 실시형태에서, 메모리는 일회 프로그래밍가능할 수도 있거나, 및/또는 미리 결정된 범위(들)의 데이터, 방정식들, 관계들, 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블은 (예를 들어, 테스트 동안 또는 제조 시에 프로그래밍되는) 일회 프로그래밍가능 메모리에 저장될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 메모리는 한 번보다 많이 프로그래밍가능할 수 있으며, 이에 따라서, 미리 결정된 범위(들) 은 초기 저장 이후 (예를 들어, 테스트 및/또는 제조 후) 외부 또는 내부 회로를 통해서 업데이트되거나, 기록되거나, 재기록되거나 및/또는 변경될 수도 있다.
도 1a 내지 도 1c 를 참조하면, 메모리 (18) 는 다른 회로 (예를 들어, 제어 회로 (16)) 에 통합되거나 또는 내장되거나, 및/또는 별개일 수도 있다. 메모리 (18) 는 임의 종류 또는 유형 (예를 들어, EEPROM, 플래시, DRAM 및/또는 SRAM) 일 수도 있다. 메모리 (18) 는 미리 결정된 범위들, 방정식들, 및 관계들을 나타내는 데이터를 저장할 수도 있다. 이런 데이터는 데이터베이스 및/또는 룩업 테이블에 포함될 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 어떤 실시형태들에서, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들을 구현하는 것과 관련한 2가지 고려사항들은 (i) 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키는 것, 및 (ii) 사이클 수명을 최대화하는 것 및/또는 증가시키는 것을 포함한다. 이것은 순수 유효 충전 전류에 대한 사양을 초래한다. 더욱이, 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 또는 증가시키기 위해, (i) 배터리/셀을 낮은 전류에서 충전하거나 및/또는 (ii) 충전 기간들 사이에 완화 또는 휴지 기간들을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 어떤 양태들에서, 본 발명들의 충전 회로는 (예를 들어, 충전 동작의 열화 메카니즘들을 최소화하거나 및/또는 감소시킴으로써) (i) 배터리/셀의 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키고자 하며, (ii) 배터리/셀의 사이클 수명을 최대화하거나 및/또는 증가시키고자 하는 적응적 기법들을 구현한다.
일 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 과전위를 충전 사이클 당 10 회 미만 평가할 수도 있다. 바람직한 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 과전위를 충전 사이클 당 4회와 8회 사이에서 평가한다. 더욱이, 일 실시형태에서, 배터리/셀의 SOC 가 미리 결정된 값보다 큰 경우 (예를 들어, 일 실시형태에서, 80% 보다 큰 경우, 그리고, 바람직한 실시형태에서는, 90% 보다 큰 경우), 제어 회로 (16) 는 (i) 배터리/셀의 과전위를 (단자 전압을 측정하거나 또는 모니터링하는 것을 통해서) 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링하는 것, 및/또는 (ii) 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 이내에 있는지 여부를 결정하는 것, 및/또는 (iii) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 양) 을 이런 충전에 기인하는 배터리/셀의 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 종료한다. 이 실시형태에서, 제어 회로 (16) 는 배터리/셀의 SOC 가 미리 결정된 값보다 작은 경우 (예를 들어, 본원에서 설명되는 기법들의 임의의 기법을 이용하여) 과전위를 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링하는 한편, 제어 회로 (16) 는 (i) 배터리/셀의 과전위를 (단자 전압을 측정하거나 또는 모니터링하는 것을 통해서) 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링하는 것, 및/또는 (ii) 과전위가 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 결정하는 것, 및/또는 (iii) 배터리/셀의 SOC 가 미리 결정된 값 (예를 들어, SOC 의 80% 또는 SOC 의 90%) 보다 더 큰 경우에 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 양) 을 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어하는 것을 중단할 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 전술한 설명이 과전위를 참조하지만, 이 설명은 과전위에 더해서 배터리/셀의 최대 완화 시간에 적용할 수 있다. 이에 따라서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (i) 배터리/셀의 최대 완화 시간을 (단자 전압을 측정하거나 또는 모니터링하는 것을 통해서) 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 측정하거나 및/또는 모니터링하거나, (ii) 최대 완화 시간이 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 및/또는 (iii) 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류 신호들의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 양) 을, 이런 충전에 대한 배터리/셀의 최대 완화 시간이 미리 결정된 값보다 작거나 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있게, 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 간결성을 위해, 최대 완화 시간과 관련한 이의 설명은 반복되지 않는다.
본원에서는, 많은 발명들이 설명되고 도시된다. 본 발명들의 어떤 실시형태들, 특징들, 속성들 및 이점들이 설명되고 도시되었지만, 상이한 및/또는 유사한 본 발명들의 실시형태들, 특징들, 속성들 및 이점들, 뿐만 아니라 많은 다른 것들이 그 설명 및 도시들로부터 명백히 알 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이에 따라서, 본원에서 설명 및 도시되는 본 발명들의 실시형태들, 특징들, 속성들 및 이점들은 포괄한 것이 아니며, 본 발명들의 이런 다른, 유사할 뿐만 아니라 상이한, 실시형태들, 특징들, 속성들 및 이점들도 본 발명들의 범위 내에 있는 것으로 이해되어야 한다. 사실대로 말하자면, 본 발명들은 임의의 단일 양태 또는 그의 실시형태에 한정되지 않으며, 이런 양태들 및/또는 실시형태들의 임의의 조합들 및/또는 치환들에도 한정되지 않는다. 더욱이, 본 발명들, 및/또는 그 실시형태들의 양태들 각각은 단독으로 채용되거나 또는 본 발명들 및/또는 그 실시형태의 다른 양태들 중 하나 이상과 조합하여 채용될 수도 있다.
예를 들어, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및 회로는 (예를 들어, (i) 하나 이상의 충전/방전 펄스들에 응답하는 단자 전압에서의 변화, (ii) 부분 완화 시간, (iii) 배터리/셀의 SOC, (iv) 최대 완화 시간 또는 과전위 및/또는 (v) 배터리/셀의 SOH (또는 그 안에서의 변화들) 을 포함한) 본원에서 설명하는 파라미터들 중 하나 이상 (또는 모두) 을 모니터링하거나 및/또는 결정하고, 이런 파라미터들의 하나 이상 (또는 모두) 을 제어하기 위해서, 충전 시퀀스의 특성들 (예를 들어, 전하의 양, 휴지 기간들의 길이 및 상대적인 로케이션, 충전 신호들의 진폭, 충전 또는 충전 신호들의 지속기간 또는 충전 신호들의 폭 및/또는 형태) 를 응답적으로 적응시킬 수도 있다. 본 발명들은 이런 모니터링 및/또는 적응의 임의의 조합 및/또는 치환 어느 쪽에도 한정되지 않는다. 사실대로 말하자면, 제어 회로는 이런 기법들을 채용하거나 및/또는 이런 파라미터들을 임의의 조합으로 제어할 수도 있으며; 이들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
예를 들어, 일 실시형태에서, 제어 회로는, 상이한 레이트들에서 결정되는 전술한 파라미터들 중 하나 이상 (또는 모두) 의 상황 또는 상태를 이용하여, 배터리/셀에 주입되는 전하의 특성을 (예를 들어, 충전 회로에 의해 출력된 전류 신호의 형태, 진폭 및/또는 지속기간을 제어하는 것을 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 도 17a 내지 도 17e 를 참조하면, 제어 회로는 배터리/셀에 주입되는 전하의 특성을 (충전 회로의 제어를 통해서) 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할지 여부를 결정하기 위해서, 하나 이상의 적응 루프들을 구현할 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로는 충전 시퀀스의 특성들을 응답적으로 적응시키기 위해서 (예를 들어, 하나 이상의 패킷들의) 하나 이상의 충전/방전 펄스들에 응답하는 단자 전압에서의 변화 및/또는 부분 완화 시간을 모니터링하거나 및/또는 결정하는 제 1 적응 루프를 채용할 수도 있다. (예를 들어, 도 18a 참조). 여기서, 제어 회로는 제 1 루프의 파라미터들을 모니터링하거나 및/또는 결정하거나, 및/또는 충전 시퀀스의 특성들을 제 1 루프의 파라미터들을 제 1 레이트 (예를 들어, 1 내지 100 ms) 에서 기초하거나 또는 이용하여 응답적으로 적응시킬 수도 있다.
이에 더하여, 또는 이 대신에, 제어 회로는 충전 시퀀스의 특성들을 응답적으로 적응시키기 위해서, 배터리/셀의 SOC 및/또는 최대 완화 시간 또는 과전위를 결정하거나 또는 추정하는 제 2 적응 루프를 채용할 수도 있다. (예를 들어, 도 18b 참조). 여기서, 제어 회로는 제 2 루프의 파라미터들을 모니터링하거나 및/또는 결정하거나 또는 추정하거나, 및/또는 충전 시퀀스의 특성들을 제 2 루프의 파라미터들을 기초하거나 또는 이용하여 제 2 레이트 (제 1 레이트보다 작은 - 예를 들어, 1 내지 1000 초) 에서 응답적으로 적응시킬 수도 있다.
제어 회로는 이에 더하여 또는 이에 대신하여, 충전 시퀀스의 특성들을 응답적으로 적응시키기 위해서, 배터리/셀의 SOH (또는 그 안에서의 변화들) 를 결정하거나 또는 추정하는 제 3 적응 루프를 채용할 수도 있다. (예를 들어, 도 18c 참조). 여기서, 제어 회로는 제 3 루프의 파라미터를 모니터링하거나 및/또는 결정하거나 또는 추정하거나, 및/또는 충전 시퀀스의 특성들을 제 3 루프의 파라미터를 기초하거나 또는 이용하여 제 3 레이트 (제 1 및 제 2 레이트들보다 작은 - 예를 들어, 미리 결정된 횟수의 충전 및/또는 방전 사이클들 이후 (예를 들어, 1 - 10 충전 및/또는 방전 사이클들)) 에서 응답적으로 적응시킬 수도 있다.
특히, 제어 회로는 이에 더하여 또는 이에 대신하여, 충전 시퀀스의 특성들을 응답적으로 적응시키기 위해서, 충전 동안 배터리/셀의 온도 (또는 그 안에서의 변화들) 를 결정하거나 또는 추정하는 제 4 적응 루프를 채용할 수도 있다. (예를 들어, 도 18d 참조). 여기서, 제어 회로는 배터리/셀의 온도를 모니터링하거나 및/또는 추정하거나, 및/또는 충전 시퀀스의 특성들을 배터리/셀의 온도에 기초하거나 또는 이용하여 (제 1, 제 2 및/또는 제 3 레이트들과는 상이한 -- 예를 들어, 5 분 마다 및/또는 SOC 결정 또는 추정 동안) 제 4 레이트에서 응답적으로 적응시킬 수도 있다.
도 17e 를 참조하면, 제어 회로는 N 개의 적응 루프들 (여기서, N 은 자연수 - 즉, 1, 2,...) 을 포함하는 기법을 구현할 수도 있으며, 여기서 제어 회로는 각각의 루프와 연관되는 파라미터들을 결정하거나 또는 추정하거나, 및/또는 충전 시퀀스의 특성들을 각각의 루프의 연관된 파라미터에 기초하거나 또는 이용하여 대응하는 레이트에서 응답적으로 적응시킨다. 특히, 상기 실시형태들의 각각에서, 모니터링 회로는 배터리/셀의 상태, 파라미터들 및/또는 특성들 (예를 들어, 단자 전압) 을 전술한 레이트들에 따라서 및/또는 연속적으로, 간헐적으로 및/또는 주기적으로 모니터링할 수도 있다.
따라서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및 회로는 하나 이상의 적응 루프들을 각각 하나 이상의 상이한 파라미터에 기초하여 구현할 수도 있다. 본 발명들은 이런 적응 루프들의 임의의 조합 및/또는 치환 어느 쪽에도 한정되지 않는다. 사실대로 말하자면, 제어 회로는 이런 적응 루프들을 단독으로/따로 또는 임의의 조합으로 채용할 수도 있으며; 이들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
제어 회로가 적응 루프를 구현하는 레이트는 시간적으로 기초하거나 및/또는 이벤트에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로는 SOC 또는 SOH (및/또는 그 안에서의 변화들) 를 하나 이상의 이벤트들 및/또는 충전 응답 특성들에 기초하여 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정할 수도 있다 (예를 들어, 전하 보유된 및/또는 제공된 배터리/셀이 SOC 또는 SOH 데이터와 "일치하지 않으며" 및/또는 충전 동안 SOC, SOH, 완화 시간 및/또는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 사이에 "일치하지 않는다"). 즉, 일 실시형태에서, 하나 이상의 이벤트들 (예를 들어, 충전 시퀀스/사이클의 시작 또는 개시) 및/또는 (예를 들어, 배터리 충전 응답 특성들 또는 예를 들어, (메모리에 저장될 수도 있는) SOH 가 추정되거나 또는 결정될 수도 없다는 것을 암시하는 파라미터들 사이의 "불일치성" 으로 인한) "트리거가능한 (triggerable)" 충전 응답 특성들을 검출하는 것에 응답하여, 제어 회로는 배터리/셀의 SOH (및/또는 그 안에서의 변화들) 를 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정하고, 배터리/셀에 주입되는 전하의 양을 배터리/셀의 SOH (및/또는 그 안에서의 변화들) 에 기초하거나 또는 이용하여 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다.
또, 여러 예시적인 실시형태들이 리튬 이온 기술/화학적 성질 기반의 배터리/셀 (예를 들어, 리튬-이온 이산화물 (lithium-cobalt dioxide), 리튬-망간 이산화물 (lithium-manganese dioxide), 리튬-철 포스페이트 (lithium-iron phosphate), 및 리튬-철 이황화물 (lithium-iron disulfide)) 에 대한 회로 및/또는 기법들의 상황에서 설명하거나 및/또는 도시되지만, 본원에서 설명하거나 및/또는 도시하는 본 발명들은 또한 예를 들어, 니켈-카드뮴 및 다른 니켈 금속 수소화물 (nickel metal hydride) 화학적 성질들/기술들을 포함한, 다른 전해질 배터리 화학적 성질들/기술들과 함께 구현될 수도 있다. 이에 따라서, 리튬 이온 기반의 배터리들/셀들의 상황에서 개시된 실시형태들은 단지 예시적이며; 본원에서 설명하는 바와 같은 본 발명들의 특징들의 하나 이상을 구현하는 다른 전해질 배터리 화학적 성질들/기술들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 다른 실시형태들이 이용될 수도 있으며 동작의 변화들이 본 발명들의 범위로부터 일탈함이 없이 이루어질 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 사실대로 말하자면, 예시적인 본 발명의 실시형태들의 상기 설명은 예시 및 설명의 목적들을 위해 제시되었다. 본 발명들의 범위가 오직 상기 설명에만 한정되지 않게 하려고 의도된다.
또, 위에서 설명한 바와 같이, 제어 회로는 충전 또는 방전 신호, 패킷 및/또는 펄스에 응답하는 배터리/셀의 단자 전압에서의 변화를 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정할 수도 있다. 이에 더해, 제어 회로는 충전 또는 방전 신호, 패킷 및/또는 펄스의 특성들을 (예를 들어, 충전 회로의 신호 출력의 형태, 진폭 및/또는 지속기간을 제어하는 것을 통해서) 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부에 기초하여, 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 단자 전압을 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 측정하거나 또는 모니터링한다. 이런 데이터에 기초하거나 또는 이용하여, 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 배터리/셀의 후속 충전 및 방전을, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 내에 있게, 간헐적으로, 연속적으로 및/또는 주기적으로 결정하거나 및/또는 적응시킬 수도 있다. 따라서, 본 발명들의 적응적 충전 기법들 및/또는 회로는 (i) 배터리/셀의 단자 전압을 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 측정하거나 또는 모니터링하거나, (ii) (충전 및 방전 펄스들에 응답하는) 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 내에 있는 여부를 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 결정하거나, 및/또는 (iii) 배터리/셀에 인가되거나 또는 주입되는 전하 또는 전류의 특성들 (예를 들어, 인가된 전하 또는 전류의 진폭) 을, 단자 전압에서의 변화가 미리 결정된 범위 이내에 있게, 간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 모든 치환들 및 조합들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 사실대로 말하자면, 이런 실시형태들은 (i) 하나 이상의 충전 펄스들을 갖는 충전 패킷들 및 (ii) 하나 이상의 충전 펄스들 및 하나 이상의 방전 펄스들을 갖는 충전 패킷들을 인가하거나 또는 주입하는 충전 기법들 및/또는 회로에 적용할 수 있다.
더욱이, 일 실시형태에서, 전류 충전 회로에 의해 배터리/셀에 발생되거나, 출력되거나 및/또는 인가되는 예시적인 충전 및 방전 신호들은 복수의 패킷들 (예를 들어, 초기 SOC 및 최종 SOC 에 따라서 약 1,000 내지 약 50,000 개의 패킷들) 을 포함하는 것으로 간주될 수도 있으며, 여기서 각각의 패킷은 복수의 전류 펄스들 (예를 들어, 각각의 패킷에서 1 내지 약 50 개의 펄스들) 을 포함한다. (도 3a - 도 3k 및 도 5a 참조, 도시된 예시적인 패킷들은 여러 특성들 (예를 들어, 펄스들의 프로그래밍가능한 개수, 펄스 형태들, 시퀀스, 충전 및 방전 펄스들의 조합 및/또는 간격, 펄스 폭들 및/또는 듀티 사이클들) 을 나타낸다). 충전 펄스들 및 방전 펄스들은 임의의 형태 (예를 들어, 직사각형, 삼각형, 사인곡선 또는 사각형) 일 수도 있다. (예를 들어, 도 19a 내지 도 19d 및 도 20a - 도 20d 참조). 더욱이, 전류 또는 충전 펄스들은 (고정된, 프로그래밍가능한 및/또는 제어가능한 형태들, 펄스 폭들 및/또는 듀티 사이클들을 각각 갖는) 충전 및 방전 펄스들을 포함할 수도 있다. (예를 들어, 도 3c 내지 도 3g 및 도 5b 참조).
게다가, 패킷들은 또한 프로그래밍가능한 또는 제어가능한 지속기간들을 갖는 하나 이상의 휴지 기간들을 포함할 수도 있다. 즉, 각각의 패킷은 하나 이상의 휴지 기간들을 포함할 수도 있으며 여기서 각각의 휴지 기간 (하나보다 많으면) 은 프로그래밍가능한 및/또는 제어가능한 시간 폭/지속기간을 갖는다. (예를 들어, 도 5a 및 도 5b 참조).
특히, 예시적인 일 실시형태에서, 패킷의 충전 및/또는 방전 펄스들은 약 1ms 와 약 100ms 사이, 바람직하게는, 30ms 보다 작은 시간 지속기간을 포함한, 사각형 형태이다. (예를 들어, 도 5a 및 도 5b 참조). 이 예시적인 패킷은 하나 또는 2 개의 충전 펄스들 및 하나의 방전 펄스 (예를 들어, 1 : 1, 2 : 1 및/또는 3 : 2 충전 펄스들 대 방전 펄스들) 을 포함하며, 여기서, 진폭들 및 듀티 사이클들은 프로그래밍할 수 있다. (예를 들어, 도 5a 및 도 5b 참조). 또, 이 예시적인 실시형태에서, 각각의 패킷은 프로그래밍가능한 및/또는 제어가능한 시간 폭/길이를 갖는 하나의 휴지 기간을 포함한다. 예시적인 일 실시형태에서, 중간 휴지 기간은 약 1ms 과 약 20ms 사이의 시간 길이 또는 지속기간을 포함한다. 게다가, 휴지 기간은, 예시적인 일 실시형태에서, 약 1 ms 과 약 200ms 사이의 시간 길이 또는 지속기간을 포함한다. 특히, 제어 회로 (16) 는 시간 폭/길이 프로그래밍가능한 휴지 기간들 (예를 들어, 도 5a 및 도 5b 에서 휴지 기간 (Trest)) 을 배터리/셀의 완화 시간을 나타내는 데이터에 기초하거나 또는 이용하여 적응시킨다.
사실대로 말하자면, 동작시, 예를 들어, 펄스들의 형태, 진폭 및/또는 지속기간을 포함한, 충전 펄스들 및/또는 방전 펄스들의 특성들의 하나, 일부 또는 모두는 충전 회로 (12) 를 통해서 프로그래밍가능하거나 및/또는 제어가능하다. 더욱이, (패킷 내) 충전 및 방전 펄스들의 시퀀스는 충전 회로 (12) 를 통해서 프로그래밍할 수 있다. 예를 들어, 방전 펄스는 충전 펄스에 선행할 수도 있거나 및/또는 그 패킷은 방전 펄스들보다 더 많은 충전 펄스들 (예를 들어, 2 : 1 또는 3 : 2 충전 펄스들 대 방전 펄스들) 또는 충전 펄스들보다 더 많은 방전 펄스들 (예를 들어, 2 : 1 또는 3 : 2 충전 펄스들 대 방전 펄스들) 을 포함할 수도 있다.
더욱이, 충전 및/또는 방전 펄스들의 진폭은 그 패킷 내에서 변할 수도 있거나 (그리고, 제어 회로를 통해서 프로그래밍하거나 및/또는 제어할 수 있거나), 충전 및/또는 방전 펄스들의 지속기간은 변할 수도 있으며 (그리고, 제어 회로를 통해서 프로그래밍하거나 및/또는 제어할 수 있거나), 및/또는 휴지 기간(들)의 지속기간 및/또는 타이밍은 그 패킷 내에서 변할 수도 있거나 (그리고, 제어 회로를 통해서 프로그래밍하거나 및/또는 제어할 수 있다). 또, 제어 회로는 이런 프로그래밍가능한 특성들을, 이런 펄스들에 응답하는 배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 이내에 있게, 채용할 수도 있다.
위에서 암시한 바와 같이, 제어 회로는 충전 회로를 통해서 배터리/셀에 입력되는 전하의 양 및/또는 배터리/셀로부터 제거되는 전하의 양을 관리하거나, 조정하거나, 프로그래밍하거나, 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 배터리/셀에 입력되는 전하의 양은 충전 펄스들의 특성들 (예를 들어, 펄스 진폭, 펄스 폭/지속기간 및 펄스 형태) 을 조정하거나, 제어하거나 및/또는 수정하는 것을 통해서 제어될 수도 있다. 이와 유사하게, 배터리/셀로부터 제거되는 전하의 양은 방전 펄스들의 특성들 (예를 들어, 펄스 진폭, 펄스 폭/지속기간 및 펄스 형태) 을 조정하거나, 제어하거나 및/또는 수정하는 것을 통해서 제어될 수도 있다.
이에 더하여, 또는 이 대신에, 제어 회로는 충전 회로의 제어를 통해서, 시간 경과에 따른, 배터리/셀에 입력되는 전하의 양 대 배터리/셀로부터 제거되는 전하의 양의 비를 관리하거나, 조정하거나, 프로그래밍하거나, 및/또는 제어할 수도 있다. 일 실시형태에서, 제어 회로는 (어떤 또는 미리 결정된 전하의 양을 배터리/셀에 입력하는) 충전 패킷들 대 (배터리/셀로부터 어떤 또는 미리 결정된 전하의 양을 제거하는) 방전 패킷들의 비를 적응시키거나, 조정하거나 및/또는 제어한다. 예를 들어, 이 제어는 5와 10 사이의 충전 패킷들 대 방전 패킷들의 비를 제공할 수도 있으며, 바람직한 실시형태에서, 이 비는 10보다 더 크다.
이에 더하여, 또는 이 대신에, 또 다른 실시형태에서, 제어 회로는 이 비를 패킷 (즉, 충전 패킷 및/또는 방전 패킷) 당 기준으로 조정하거나, 프로그래밍하거나, 및/또는 제어할 수도 있다. 이와 관련하여, 제어 회로는 시간 경과에 따른, 배터리/셀에 입력되는 전하의 양 대 배터리/셀로부터 제거되는 전하의 양의 비를 제공하거나, 관리하거나, 조정하거나, 프로그래밍하거나, 및/또는 제어하기 위해서, 패킷 당 입력되는 전하의 양, 및 패킷 당 제거되는 전하의 양을 조정하거나, 프로그래밍하거나, 및/또는 제어한다. 따라서, 이 예시적인 실시형태에서, 제어 회로는 이 비를, 충전 회로를 제어하는 것을 통해서, 패킷-바이-패킷 기준으로 조정하거나, 프로그래밍하거나, 및/또는 제어한다.
특히, 입력되는 전하의 양 대 제거되는 전하의 양의 더 적은 비는 충전 시간을 예를 들어, 최적 값 미만까지 연장시킬 것이다. 이 상황들 하에서, 충전 기법은 충전 시간을 증가시키는 것을 통해서, 사이클 수명을 증가시키는 것이다. 그러나, 위에서 나타낸 바와 같이, 어떤 양태들에서, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들은 (i) 총 충전 시간을 최소화하거나 및/또는 감소시키기 위해서, 그리고 (ii) 사이클 수명을 최대화하거나 또는 증가시키기 위해서, 충전 프로파일을 제공하거나, 향상시키거나, 제어하거나, 최적화하거나 및/또는 조정할 수도 있다. 이에 따라서, 어떤 실시형태들에서, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들은 배터리/셀의 사이클 수명을 관리하거나, 증가시키거나 및/또는 최대화하지 않고 충전 시간을 감소시키기 위해서, 충전 프로파일을 제공하거나, 향상시키거나, 제어하거나, 최적화하거나 및/또는 조정할 수도 있다. 이와 유사하게, 어떤 실시형태들에서, 본 발명들의 적응적 충전 회로 및 기법들은 배터리/셀의 충전 시간을 관리하거나, 감소시키거나 및/또는 최소화하지 않고 배터리/셀의 사이클 수명을 증가시키기 위해서, 충전 프로파일을 제공하거나, 향상시키거나, 제어하거나, 최적화하거나 및/또는 조정할 수도 있다.
따라서, 본원에서 설명 및/또는 도시되는 적응적 충전 기법들 (배터리/셀의 단자들에서의 전압 변화가 미리 결정된 범위 내에 있도록, 배터리/셀에 인가 또는 주입되는 전하 또는 전류의 하나 이상의 특성들을 적응, 조정 및/또는 제어하는 충전 기법들) 중 하나 이상을 구현할 때, 충전 펄스들 및/또는 방전 펄스들의 특성들은 제어 회로에 의해 프로그래밍가능하고, 제어가능하고, 결정된다.
연속되는 충전 및 방전 패킷들의 특성들은 반복될 수도 있다. 즉, 충전 펄스들, 방전 펄스들 및 휴지 기간들의 조합은 조합 형태 패킷으로 반복될 수도 있다. 이런 충전 또는 방전 신호의 패킷들은 반복될 수도 있다. 충전 펄스들 및 방전 펄스들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
특히, 이런 충전 신호들 및 방전 신호들은 충전 기간에 걸쳐서 반복될 수도 있다. 제어 회로는 충전 펄스들, 방전 펄스들 및 그의 휴지 기간들을 포함한, 충전 신호들 및/또는 방전 신호들의 파라미터들 또는 특성들 중 하나 이상을, 구성 패킷들 중 하나 이상을 제어하는 것을 통해서, 제어하거나, 조정하거나, 계산하거나 및/또는 변경할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 충전 및/또는 방전 신호들의 하나 이상의 패킷들의 충전 및/또는 방전 펄스들의 파라미터들 또는 특성들, 즉, 펄스들의 형태, 지속기간들 및/또는 전류 진폭들은, 본원에서 설명하는 적응적 충전 알고리즘 또는 기법들을 구현하기 위해서, 본원에서 설명하는 바와 같이 적응적으로 수정될 수도 있다. 사실대로 말하자면, 일 실시형태에서, 충전 신호의 지속기간은 1 밀리초로부터 수 초까지일 수도 있다. 더욱이, 방전 신호 (일 실시형태에서) 의 지속기간은 1 밀리초로부터 수백 밀리초까지 일 수도 있다.
특히, 적응적 충전 기법 또는 알고리즘은 방전 기간 동안 제거되는 전기 전하의 양을 조정하거나 및/또는 제어함으로써 (예를 들어, 방전 신호(들)의 특성들 및/또는 기간을 제어함으로써), 충전 기간 동안 추가되는 전기 전하의 양을 조정하거나 및/또는 제어함으로써 (예를 들어, 충전 신호(들)의 특성들 및/또는 기간을 제어함으로써), 및/또는 휴지 기간의 시간의 양을 조정하거나 및/또는 제어함으로써, 미리 결정된 완화 시간 또는 기간을 적응적으로 획득하거나 또는 제공할 수도 있다. 이들의 모든 조합 또는 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 이와 관련하여, 충전 신호들, 방전 신호들 및 휴지 기간들의 각각은 배터리의 셀의 완화 시간을 제어하거나 및/또는 관리하도록 적응될 수도 있다. 서로와 관련하여 - 충전 신호들, 방전 신호들 및 휴지 기간들의 시퀀스를 적응시키는 것에 더하여 - 제어 회로는 충전 신호들, 방전 신호들 및 휴지 기간들의 가변 특성들 중 하나 이상을 변경하거나, 조정하거나 및/또는 제어할 수도 있다. 이러한 방법으로, 제어 회로는 방전 기간 동안 제거되는 전기 전하의 양을 조정하거나 및/또는 제어함으로써 (예를 들어, 방전 신호(들)의 특성들 및/또는 기간을 제어함으로써), 충전 기간 동안 추가되는 전기 전하의 양을 조정하거나 및/또는 제어함으로써 (예를 들어, 충전 신호(들)의 특성들 및/또는 기간을 제어함으로써), 및/또는 휴지 기간의 특성들을 조정하거나 및/또는 제어함으로써, 원하는 또는 미리 결정된 완화 시간 또는 기간 (예를 들어, 사전 규정된 범위 내에 있는 완화 시간) 을 획득하거나 또는 제공할 수도 있다. 일 실시형태에서, 적응적 충전 기법 또는 알고리즘은 방전 신호들의 시퀀스를 채용하며, 여기서, 완화 시간은 방전 신호들의 각각 이후에 계산되거나, 결정되거나 및/또는 측정된다. 이러한 방법으로, 제어 회로는 제거되어야 하는 전기 전하의 전체 양을 적응적으로 결정할 수도 있다 (그리고, 이에 응답하여, 그에 따라서 충전 회로를 제어할 수도 있다).
충전 또는 충전 신호 동안 배터리/셀에 추가되는 전기 전하의 양 및 방전 신호 동안 제거되는 전하의 양에 수반하는 무수한 치환들이 존재한다. 모든 치환들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 특히, 각각의 치환은 상이한 완화 기간을 초래할 수도 있다. 더욱이, 각각의 치환 내에, i) 셀에 추가되는 전기 전하의 양을 그의 결과물이 결정하는, 충전 또는 충전 신호들의 특성들 (예를 들어, 충전 신호의 지속기간, 형태 및/또는 진폭); ii) 셀로부터 제거되는 전기 전하의 양을 그의 결과물이 결정하는, 방전 신호의 특성들 (예를 들어, 방전 신호의 지속기간, 형태 및/또는 진폭); 및 iii) 휴지 기간의 시간의 길이를 조합하는 다수의 하위-치환들이 존재한다. 충전 또는 충전 신호들의 특성들은 방전 신호들의 특성들과 상이할 수도 있다. 즉, 충전 신호의 지속기간, 형태 및/또는 진폭의 하나 이상은 방전 신호의 지속기간, 형태 및/또는 진폭 중 하나 이상과 상이할 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 방전 신호 (음의 전류 신호) 는 복수의 방전 펄스들 및 하나 이상의 충전 펄스들을 포함할 수도 있다. (예를 들어, 도 2c, 도 2d 및 도 3k - 도 3n 참조). 방전 신호들은 배터리/셀로부터 전하를 제거하고, 배터리/셀 단자 전압이 평형으로 되돌아가는 시간 기간을 감소시키기 위해 채용될 수도 있다. 이와 관련하여, 방전 기간은 양극으로 확산되지 않은 여분의 전하를 제거함으로써, 예를 들어, 열화 메카니즘들에 기여할 수도 있으며, 예들은 고체-전해질 계면 (SEI) 층 또는 리튬의 금속 도금을 두껍게 하는 것을 포함한다. 분명히, 충전 신호 동안 셀에 추가되는 전기 전하와 방전 기간 동안 셀로부터 제거되는 전기 전하 사이의 차이는 하나의 기간에서 셀에 추가되는 순수 총 전기 전하를 결정한다. 이 기간에 의해 분할되는 이 순수 총 전기 전하는 순수 유효 충전 전류를 결정할 수도 있다. 충전 신호들 및 방전 신호들의 모든 조합 또는 치환들이 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
위에서 언급한 바와 같이, 재충전가능한 배터리/셀, 예를 들어, 리듐-이온 배터리/셀의 SOC 는 배터리/셀에 이용가능한 전기 전하의 레벨을 나타내거나 또는 표시하는 파라미터이다. 배터리/셀의 공칭 최대 충전율의 백분율로서 간주될 수도 있으며, 여기서, 100% SOC 는 배터리/셀이 완전 충전되어 있다는 것을 나타내고, 제로 표시도수 (zero reading) 는 배터리/셀이 완전 방전되어 있다는 것을 표시한다. (예를 들어, (1) "Method and Circuitry to Control Charging of a Rechargeable Battery", Maluf 등, 2010년 5월 21일자로 출원된, U.S. 미국 가특허출원 번호 제 61/346,953 호, (2) "Method and Circuitry to Measure the State of Charge and Impedance of a Rechargeable Battery and to Adaptively Control the Charging of Same", Maluf 등, 2010년 6월 24일자로 출원된, 미국 가특허출원 번호 제 61/358,384 호, (3) "Method and Circuitry to Adaptively Charge a Rechargeable Battery", Maluf 등, 2010년 7월 27일자로 출원된, 미국 가특허출원 번호 제 61/368,158 호, 및 (4) "Method and Circuitry to Adaptively Charge a Battery/Cell", Ghantous 등, 2011년 2월 4일자로 출원된 미국 가특허출원 번호 제 61/439,400 호 참조).
본 발명들은 예를 들어, 배터리/셀의 SOC 또는 SOH 를 포함한, 배터리/셀의 파라미터들을 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정하기 위해서 채용될 수도 있는, 알려져 있지 않거나 또는 추후에 개발될, 임의의 기법 및/또는 회로를 채용할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 본 발명들은 배터리/셀의 SOC 를 추정하거나, 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정하기 위해서, 미국 가특허 출원들에서 설명하거나 및/또는 도시되는 기법들 및/또는 회로, 특히, 미국 가특허 출원번호 제 61/358,384 호 (발명자들: Maluf 등, 2010년 6월 24자) 에 설명되거나 및/또는 도시되는 기법들 및/또는 회로를 채용한다. 이와 관련하여, 일 실시형태에서, 제어 회로는 (인가된 전하, 예를 들어, 하나 이상의 충전 펄스들에 응답하는) 완화 시간을 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정한 후, 그 완화 시간을 배터리/셀의 SOC 에 상관시킬 수도 있다. 이에 더하여, 또는 이 대신에, 제어 회로는 인가된 전하 (예를 들어, 하나 이상의 충전 펄스들) 에 응답하는 단자 전압에서의 변화의 특성들을 계산하거나, 측정하거나 및/또는 결정한 후, 특성들에서의 이런 변화 (예를 들어, 피크 진폭 및/또는 증가) 를 배터리/셀의 SOC 에 상관시킬 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명들의 또 다른 양태에서, 회로 및/또는 기법들은 배터리/셀의 SOC 를 측정한다. 여기서, 회로 및/또는 기법들은 배터리/셀의 SOC 을 나타내는 데이터를 획득하거나, 측정하거나, 모니터링하거나, 계산하거나 및/또는 추정하기 위해서, 전압 및 전류를 채용한다. 이와 관련하여, 본 발명들은 하나 이상의 충전 펄스에 대한 배터리/셀의 완화 시간을 나타내는 데이터를 측정하고, 이에 기초하여, 배터리/셀의 SOC 를 결정할 수도 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 회로 및/또는 기법들은 또한 다른 파라미터들에 더하여, 배터리/셀의 온도를 채용할 수도 있다. 여기서, 모니터링 회로는 배터리/셀의 온도를 나타내는 데이터를 발생하거나, 측정하거나 및/또는 제공하기 위해서, 배터리/셀에 열적으로 커플링되는 하나 이상의 온도 센서들 (미도시) 을 포함할 수도 있다.
완화 시간을 나타내는 데이터는 하나 이상의 충전 펄스들의 인가에 응답하는 배터리/셀에 추가되는 전하의 양, 배터리/셀의 SOC, 및 배터리/셀의 온도에 상관할 수도 있다. 주어진 충전 펄스 또는 펄스들에 대한 완화 시간 (및 온도) 에 대응하거나 또는 나타내는 데이터를 이용하여, 회로 및 기법들은 배터리/셀의 SOC 에 대한 완화 시간의 상관을 추정하거나, 유도하거나, 결정하거나, 계산하거나, 발생하거나 및/또는 획득할 수도 있다. 일 실시형태에서, 측정된 완화 시간을 배터리/셀의 SOC 에 상관시키는, 기능적 관계 또는 룩업 테이블은 (온-디바이스 및/또는 오프-디바이스에 의해 수행되는 회로 및/또는 기법들에 의해) 결정하거나, 추정하거나, 계산하거나, 발생하거나 및/또는 획득될 수도 있다. 배터리/셀의 충전 프로파일을 배터리/셀의 SOC 에 기초하거나 또는 이용하여 적응시켜, 예를 들어, 배터리/셀의 SOH 에 대한 충전 동작의 부정적 영향을 경감하거나, 최소화하거나 및/또는 감소시키고, 그 배터리/셀의 사이클 수명을 증가시키거나, 향상시키거나 및/또는 최대화하기 위해서, 배터리/셀의 SOC 에 대한 완화 시간의 상관 (예를 들어, 전술한 관계 또는 룩업 테이블) 이 본 발명들의 회로 및/또는 기법들에 의해 채용될 수도 있다.
이에 더하여, 또는 이 대신에, 본 발명들은 하나 이상의 충전 펄스에 대한 전압 변화 (예를 들어, 증가) 의 특성들 (예를 들어, 피크 진폭) 을 나타내는 데이터를 측정하고, 이에 기초하여, 배터리/셀의 SOC 를 결정할 수도 있다. 하나 이상의 충전 펄스에 대한 전압 변화 (예를 들어, 증가) 의 특성들 (예를 들어, 피크 진폭) 에 대응하거나 또는 나타내는 데이터를 이용하여, 회로 및 기법들은 배터리/셀의 SOC 에 대한 전압 변화의 피크 진폭의 상관을 유도하거나, 결정하거나, 결정하거나, 발생하거나 및/또는 획득할 수도 있다. 일 실시형태에서, 배터리/셀의 SOC 에 전압 변화의 피크 진폭을 상관시키는, 기능적 관계 또는 룩업 테이블이 결정되거나, 계산되거나, 발생되거나 및/또는 획득될 수도 있다. 배터리/셀의 충전 동작을 배터리/셀의 SOC 에 기초하거나 또는 이용하여 적응시키기 위해서, 배터리/셀의 SOC 에 대한 전압 변화의 피크 진폭의 상관 (예를 들어, 전술한 관계 또는 룩업 테이블) 이 (온-디바이스 및/또는 오프-디바이스일 수도 있는) 회로 및/또는 기법들에 의해 채용될 수도 있다. 충전 프로파일 또는 특성들을 적응적으로 제어하는 것은 배터리/셀의 SOH 에 대한 충전 동작의 부정적 영향을 경감하거나, 최소화하거나 및/또는 감소시킴으로써, 배터리/셀의 사이클 수명을 증가시키거나, 향상시키거나 및/또는 최대화할 수도 있다.
위에서 암시한 바와 같이, 재충전가능한 배터리/셀의 SOC 를 나타내는 데이터는 온도에 의존할 수도 있다. 이러한 이유로, 배터리/셀의 SOC 에 기초하거나 또는 이용하여 이런 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 회로 및 기법들은 또한 배터리/셀의 충전 특성들과 관련하여, 배터리/셀의 온도를 고려할 수도 있다. 따라서, 온도가 반드시 언급되지 않을 수도 있지만, 이런 데이터는 배터리/셀의 온도에 의존할 수도 있다.
특히, 일 실시형태에서, 완화 시간, SOC 의 측정 및/또는 과전압 퍼텐셜의 측정은 짧은 충전 펄스 또는 방전 펄스를 인가하는 회로들을 통해서 구현될 수도 있다. 이런 회로들은 충전 회로에서 또는 측정 회로에서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 전류 소스는 스위치에 의해 게이트되며, 배터리/셀의 단자 전압은 (예를 들어, 연속적으로) 모니터링된다. 또 다른 구현예에서, 충전 회로가 짧은 충전 또는 방전 펄스를 발생하기 위해 채용될 수도 있다. 예를 들어, 랩탑 컴퓨터 또는 스마트폰은 배터리를 충전하는 것을 담당하는 통합된 충전 회로를 포함한다. 충전 집적 회로는 예를 들어, I2C 또는 SMBus® 와 같은 통신 버스를 통해서 직접 제어된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 모니터링 회로는 예를 들어, 하나 이상의 충전 펄스들에 대한 배터리/셀의 응답, 단자 전압들 및 온도를 포함한, 배터리/셀의 특성들을 (간헐적인, 연속적인 및/또는 주기적인 기준으로) 모니터링하거나, 감지하거나, 검출하거나 및/또는 샘플링한다. 일 실시형태에서, 모니터링 회로는 전압을 결정하는 센서 (예를 들어, 전압계) 및/또는 전류를 결정하는 센서 (예를 들어, 전류 미터) 를 포함한다. (예를 들어, 도 1d 참조). 모니터링 회로 및 기법들은 적응적 배터리의 충전 프로파일에 제어 회로에 의해 채용되는 데이터를 획득하는, 현재 알려져 있든 또는 추후 개발되든, 본원에서 설명되는 것들일 수도 있으며; 모든 이런 모니터링 회로 및 기법들은 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
게다가, 위에서 언급한 바와 같이, 제어 회로는 모니터링 회로로부터 데이터를 획득하고, 충전/방전 펄스들 및 패킷들에 응답하는 전압에서의 변화, 하나 이상의 충전 펄스들에 대한 배터리/셀의 완화 시간, 하나 이상의 충전/방전 펄스들에 대한 OCV 의 특성들 (예를 들어, 피크 진폭), 및/또는 배터리/셀의 임피던스를 추정하거나, 계산하거나 및/또는 측정하고, 필요한 경우, 충전 회로의 동작을 제어함으로써 충전 프로세스를 적응시킨다. 본 발명들은 배터리/셀을 충전할 뿐만 아니라 충전 프로세스를 적응시키기 위해 현재 알려져 있든 추후 개발되든, 본원에서 설명하는 임의의 제어 회로 및 충전 회로를 채용할 수도 있다.
또, 위에서 언급한 바와 같이, 제어 회로는 본원에서 설명하고 도시하는 특정의 방법들, 기법들, 작업들 또는 동작들을 구현하는 하나 이상의 애플리케이션들, 루틴들, 프로그램들 및/또는 데이터 구조들을 수행하거나 또는 실행할 수도 있다. 애플리케이션들, 루틴들 또는 프로그램들의 기능은 결합되거나 또는 분산될 수도 있다. 게다가, 애플리케이션들, 루틴들 또는 프로그램들은 예를 들어, 컴파일된 코드든 또는 컴파일되지 않은 코드든, 어셈블리, FORTRAN, C, C++, 및 BASIC 을 포함한, 현재 알려져 있든 또는 추후 개발되든 임의의 프로그래밍 언어를 이용하여, 제어 회로에 의해 구현될 수도 있으며; 이의 모두는 본 발명들이 범위 내에 포함시키려고 의도된다.
더욱이, 모니터링 회로 및 제어 회로는 서로 뿐만 아니라, 다른 엘리먼트들과 회로를 공유할 수도 있다. 더욱이, 이런 회로는 본원에서 설명하는 회로와는 분리되고 다를 수도 있는, 하나 이상의 다른 동작들을 또한 수행할 수도 있는 복수의 집적 회로들 중에 분산될 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 충전 회로는 하나 이상의 전류 또는 충전 신호를 (2 개의 단자들을 포함할 수도 있는) 배터리/셀에 응답적으로 인가한다. 또한, 충전 회로는 하나 이상의 충전 신호들 (전하 또는 전류의 순수 입력을 배터리/셀에 제공하는 - 예를 들어, 하나 이상의 충전 펄스들) 및 하나 이상의 방전 신호들 (배터리/셀로부터 전하 또는 전류의 순수 제거를 제거하는 - 예를 들어, 전하를 소산하는 하나 이상의 방전 펄스들) 을 인가할 수도 있다 (예를 들어, "Recovery of Energy from Discharge Pulses", Berkowitz 등, 2011년 6월 30일자에 출원된 미국 가특허 출원번호 제 61/360,048 호 참조). 일 실시형태에서, 충전 회로는 전류 소스를 포함한다. (예를 들어, 도 1d 참조). 이에 더하여, 또는 이 대신에, 충전 회로는 전압 소스를 포함할 수도 있다. 본원에서 설명할 때, 충전 회로는 제어 회로로부터의 하나 이상의 제어 신호들에 응답한다. (예를 들어, 도 1d 참조).
특히, 때로는, 용어들, 배터리 및 셀은 전기적으로 충방전될 수도 있는 전기적 저장 디바이스를 의미하도록 교환가능하게 채용되었다. 이런 디바이스는 단일 전기 셀을 포함하거나, 또는 더 큰 전기 용량의 배터리를 형성하기 위해 직렬 및/또는 병렬로 전기 접속된 여러 셀들을 포함할 수도 있다. 위에서 설명하는 적응적 충전에 대한 실시형태들이 셀들 또는 배터리들에, 더 큰 배터리 팩에 전기적으로 구성되는 단일 유닛 또는 다수의 유닛들로서 적용된다는 점에 유의해야 한다.
특히, "회로" 는 우선 첫번째로, 능동이거나 및/또는 수동인, 그리고, 원하는 동작을 제공하거나 또는 수행하기 위해서 함께 커플링되는, 단일 구성요소 (예를 들어, 전기/전자) 또는 다양한 구성요소들을 (집적 회로 유형으로든, 별개의 유형으로든 또는 이외로든) 의미한다. 게다가, "회로" 는, 우선 첫번째로, 회로 (통합되든 또는 아니든), 이런 회로들, 하나 이상의 프로세서들, 하나 이상의 상태 기계들, 소프트웨어, 하나 이상의 게이트 어레이들, 프로그래밍가능 게이트 어레이들 및/또는 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이들을 실행하는 하나 이상의 프로세서들의 그룹, 또는 하나 이상의 회로들 (통합되든 또는 아니든), 하나 이상의 상태 기계들, 하나 이상의 프로세서들, 소프트웨어, 하나 이상의 게이트 어레이들, 프로그래밍가능 게이트 어레이들 및/또는 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이들을 실행하는 하나 이상의 프로세서들의 조합을 의미한다. 용어 "데이터" 는 우선 첫번째로, 단일 비트 (또는 기타 등등) 또는 다수의 비트들 (또는 기타 등등) 일 수도 있는, 아날로그 형태이든 또는 디지털 형태이든, 전류 또는 전압 신호(들) (복수 또는 단수) 을 의미한다.
또한, 본원에서 설명하는 여러 회로들 및 회로는 컴퓨터 지원 설계 툴들을 이용하여 설명될 수도 있으며, 그들의 행동 (behavioral), 레지스터 전송, 로직 구성요소, 트랜지스터, 레이아웃 기하학들 (geometries), 및/또는 다른 특성들에 관하여, 여러 컴퓨터-판독가능 매체들에 내장된 데이터 및/또는 명령들로서, 표현될 수도 있다 (또는 나타낼 수도 있다) 점에 유의해야 한다. 이런 회로 표현들이 구현될 수도 있는 파일들 및 다른 오브젝트들의 포맷들은 C, Verilog, 및 HLDL 과 같은, 행동 언어들 (behavioral languages) 을 지원하는 포맷들, RTL 과 같은 레지스터 레벨 기술 언어들을 지원하는 포맷들, 및 GDSII, GDSIII, GDSIV, CIF, MEBES 과 같은 기하학 기술 언어들을 지원하는 포맷들, 및 임의의 다른 적합한 포맷들 및 언어들을 포함하지만 이에 한하지 않는다. 이런 포맷된 데이터 및/또는 명령들이 내장될 수도 있는 컴퓨터-판독가능 매체들은 여러 유형들의 비휘발성 저장 매체들 (예컨대, 광학, 자기 또는 반도체 저장 매체들) 및 이런 포맷된 데이터 및/또는 명령들을 무선, 광, 또는 유선 시그널링 매체들 또는 이들의 임의의 조합을 통해서 전송하는데 사용될 수도 있는 캐리어 파들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 캐리어 파들에 의한 이런 포맷된 데이터 및/또는 명령들의 전송의 예들은 인터넷 및/또는 다른 컴퓨터 네트워크들을 경유하여 하나 이상의 데이터 전송 프로토콜들 (예컨대, HTTP, FTP, SMTP, 등) 을 통해서 전송하는 것 (업로드하거나, 다운로드하거나, e-메일을 보내는 등) 을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
사실대로 말하자면, 컴퓨터 시스템 내에서 하나 이상의 컴퓨터-판독가능 매체들을 통해서 수신될 때, 위에서 설명한 회로들의 이런 데이터 및/또는 명령-기반의 표현들은 이런 회로들의 물리적인 표명 (manifestation) 의 표현 또는 이미지를 발생하기 위해서, 넷-리스트 (net-list) 발생 프로그램들, 위치선정 및 경로탐색 프로그램들 및 기타 등등을 한정함이 없이 포함한 하나 이상의 다른 컴퓨터 프로그램들의 실행과 함께, 컴퓨터 시스템 내 프로세싱 엔터티 (예컨대, 하나 이상의 프로세서들) 에 의해 프로세싱될 수도 있다. 그후, 이런 표현 또는 이미지는 예를 들어, 제조 프로세스에서 회로들의 여러 구성요소들을 형성하는데 사용되는 하나 이상의 마스크들의 생성을 가능하게 함으로써, 디바이스 제조에 사용될 수도 있다.
더욱이, 본원에서 설명하는, 여러 회로들 및 회로 뿐만 아니라, 기법들은 시뮬레이션들을 통해 컴퓨터 지원 설계 및/또는 테스팅 툴들을 이용하여 나타내어질 수도 있다. 충전 회로, 제어 회로 및/또는 모니터링 회로, 및/또는 이에 의해 구현되는 기법들의 시뮬레이션은 컴퓨터 시스템에 의해 구현될 수도 있으며, 여기서, 이런 회로, 및 이에 의해 구현되는 기법들의 특성들 및 동작들은 컴퓨터 시스템을 통해서 모방되거나, 복사되거나 및/또는 예측될 수도 있다. 또한, 본 발명들은 독창적인 충전 회로, 제어 회로 및/또는 모니터링 회로, 및/또는 이에 의해 구현되는 기법들의 이런 시뮬레이션들에 관한 것으로, 이에 따라서, 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다. 또한, 이런 시뮬레이션들 및/또는 테스팅 툴들에 대응하는 컴퓨터-판독가능 매체들도 본 발명들의 범위 내에 들어가는 것으로 의도된다.
청구범위에서, 용어 "배터리" 는 (에너지를 저장하는) 개개의 셀 및/또는 직렬 및/또는 병렬 구성으로 전기적으로 배열되는 복수의 셀들을 의미한다.
특히, 본원에서, 용어들 "제 1", "제 2", 및 기타 등등은, 임의의 순서, 양, 또는 중요도를 나타내기 보다는, 한 엘리먼트와 다른 엘리먼트를 구별하기 위해 사용된다. 더욱이, 청구범위에서, 본원에서 단수형은 양의 제한을 나타내기 보다는, 언급한 아이템의 적어도 하나의 존재를 나타낸다.

Claims (41)

  1. 양의 단자와 음의 단자를 가지는 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법으로서,
    (a) 상기 배터리의 단자들 간의 단자 전압을 시간 주기에 걸쳐 연속적으로 또는 다수 회 측정하는 단계;
    (b) (a) 에서의 상기 단자 전압의 측정들로부터, 상기 배터리에 인가되는 충전 또는 방전 펄스에 응답하여 상기 배터리의 완화 시간을 결정하는 단계; 및
    (c) (b) 에서 결정된 상기 완화 시간에 기초하여, 상기 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 단계를 포함하는, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 완화 시간은 완전 완화 시간인, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 단계는, 상기 완화 시간이 미리 결정된 값 미만이도록 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있도록, 상기 적어도 하나의 특성을 조정하는 단계를 포함하는, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 값 및/또는 미리 결정된 범위는 상기 배터리의 충전 상태 및/또는 상기 배터리의 잔존수명 (health) 상태에 따라 변화하는, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리의 완화 시간을 결정하는 단계는 상기 단자 전압의 측정들로부터, 배터리 단자들에 인가된 여기 신호와 완전 또는 부분 평형 상태 간의 시간 주기를 결정하는 단계를 포함하는, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 여기 신호는 충전 펄스를 포함하는, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리의 완화 시간을 결정하는 단계는 상기 단자 전압의 측정들로부터, 상기 단자 전압이 미리 결정된 레벨로 강하하고 및/또는 상기 배터리에서의 연관된 균형을 미리 결정된 양만큼 강하하기 위한 시간 주기를 결정하는 단계를 포함하는, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성은 충전 신호의 특성들인, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 특성은 상기 충전 신호의 지속시간 및/또는 진폭으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 충전 신호는 복수의 충전 펄스들 및 복수의 방전 펄스들을 포함하는, 배터리에 대한 충전 프로세스의 적어도 하나의 특성을 제어하는 방법.
  11. 적어도 2 개의 단자들을 포함하는 배터리를 충전하기 위한 장치로서,
    상기 배터리에 커플링되고, 전류 신호를 생성하고 상기 전류 신호를 상기 배터리에 인가하기 위한 전류 생성 회로;
    상기 배터리에 커플링되고, 상기 배터리의 상기 단자들에서 전압을 측정하기 위한 측정 회로; 및
    상기 전류 생성 회로 및 상기 측정 회로에 커플링되고, (ⅰ) 측정된 상기 전압을 나타내는 데이터를 수신하고, (ⅱ) 하나 이상의 제어 신호들을 상기 전류 생성 회로에 출력하도록 구성된 제어 회로를 포함하며,
    상기 제어 회로는 추가로,
    (a) 시간 주기에 걸쳐 연속적으로 또는 다수 회 측정된 단자 전압을 획득하고,
    (b) (a) 에서 획득된 상기 단자 전압의 측정들로부터, 상기 전류 신호의 충전 또는 방전 펄스에 응답하여 상기 배터리의 완화 시간을 결정하고, 그리고
    (c) (b) 에서 결정된 상기 완화 시간에 기초하여, 상기 전류 신호의 적어도 하나의 특성을 제어하도록
    구성되는, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 완화 시간은 완전 완화 시간인, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 전류 신호의 적어도 하나의 특성을 제어하는 것이 상기 완화 시간이 미리 결정된 값 미만이도록 및/또는 미리 결정된 범위 내에 있도록 상기 적어도 하나의 특성을 조정하는 것을 포함하도록, 구성되는, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 값 및/또는 미리 결정된 범위는 상기 배터리의 충전 상태 및/또는 상기 배터리의 잔존수명 (health) 상태에 따라 변화하는, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 배터리의 완화 시간을 결정하는 것이 상기 단자 전압의 측정들로부터, 배터리 단자들에 인가된 여기 신호와 완전 또는 부분 평형 상태 간의 시간 주기를 결정하는 것을 포함하도록, 구성되는, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 여기 신호는 충전 펄스를 포함하는, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 배터리의 완화 시간을 결정하는 것이 상기 단자 전압의 측정들로부터, 상기 단자 전압이 미리 결정된 레벨로 강하하고 및/또는 상기 배터리에서의 연관된 균형을 미리 결정된 양만큼 강하하기 위한 시간 주기를 결정하는 것을 포함하도록, 구성되는, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 특성은 상기 전류 신호의 지속시간 및/또는 진폭으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류 신호는 복수의 충전 펄스들 및 복수의 방전 펄스들을 포함하는, 배터리를 충전하기 위한 장치.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
KR1020127033330A 2010-05-21 2011-05-19 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 방법 및 회로 KR101802000B1 (ko)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US34695310P 2010-05-21 2010-05-21
US61/346,953 2010-05-21
US35838410P 2010-06-24 2010-06-24
US61/358,384 2010-06-24
US36815810P 2010-07-27 2010-07-27
US61/368,158 2010-07-27
US201161439400P 2011-02-04 2011-02-04
US61/439,400 2011-02-04
US201161468051P 2011-03-27 2011-03-27
US61/468,051 2011-03-27
PCT/US2011/037255 WO2011146783A1 (en) 2010-05-21 2011-05-19 Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130120378A KR20130120378A (ko) 2013-11-04
KR101802000B1 true KR101802000B1 (ko) 2017-11-27

Family

ID=44971973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127033330A KR101802000B1 (ko) 2010-05-21 2011-05-19 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 방법 및 회로

Country Status (4)

Country Link
US (4) US8638070B2 (ko)
KR (1) KR101802000B1 (ko)
CN (1) CN102906961B (ko)
WO (1) WO2011146783A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11728525B2 (en) 2010-05-21 2023-08-15 Qnovo Inc. Battery adaptive charging
US11791647B2 (en) 2010-05-21 2023-10-17 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US11940500B1 (en) 2017-08-15 2024-03-26 Qnovo Inc. Method of detecting metal plating in intercalation cells

Families Citing this family (111)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10379168B2 (en) 2007-07-05 2019-08-13 Battelle Energy Alliance, Llc Apparatuses and methods for testing electrochemical cells by measuring frequency response
US8791669B2 (en) 2010-06-24 2014-07-29 Qnovo Inc. Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
US11397216B2 (en) 2010-05-21 2022-07-26 Qnovo Inc. Battery adaptive charging using a battery model
US9142994B2 (en) 2012-09-25 2015-09-22 Qnovo, Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US10067198B2 (en) 2010-05-21 2018-09-04 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell using the state of health thereof
US10389156B2 (en) 2010-05-21 2019-08-20 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
WO2011146783A1 (en) 2010-05-21 2011-11-24 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US8970178B2 (en) 2010-06-24 2015-03-03 Qnovo Inc. Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
JP5567956B2 (ja) * 2010-09-16 2014-08-06 矢崎総業株式会社 複数組電池のセル電圧均等化装置
KR101896979B1 (ko) 2011-05-12 2018-09-11 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 공진 주파수 제어 방법
CN102931693B (zh) * 2011-08-10 2014-12-10 联发科技（新加坡）私人有限公司 充电控制方法、装置以及充电系统和便携式设备
DE102011087496A1 (de) * 2011-11-30 2013-06-27 H-Tech Ag Verfahren und Vorrichtung zum Laden von wiederaufladbaren Zellen
US20130200855A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Robert Bosch Gmbh System and Method for Discharging a Battery in a Vehicle after a Crash
CN104081624B (zh) * 2012-04-30 2017-05-17 惠普发展公司，有限责任合伙企业 从可调节电源充电的能量存储器
KR101621123B1 (ko) * 2012-05-15 2016-05-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템
JP5596083B2 (ja) * 2012-06-26 2014-09-24 Ｉｍｖ株式会社 リチウムイオン二次電池の劣化診断装置
US9153991B2 (en) 2012-07-02 2015-10-06 Robert Bosch Gmbh System and method for fast charging of lithium-ion batteries with improved safety
US9312712B2 (en) * 2012-07-26 2016-04-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Method and system for controlling charging parameters of a battery using a plurality of temperature ranges and counters and parameter sets
DE102012215755A1 (de) * 2012-09-05 2014-03-06 Robert Bosch Gmbh Niedervoltnetz mit Gleichspannungswandler und Verfahren zum Testen einer Niedervoltbatterie
KR20140044105A (ko) * 2012-10-04 2014-04-14 삼성에스디아이 주식회사 배터리 충전 장치 및 방법
US9063018B1 (en) * 2012-10-22 2015-06-23 Qnovo Inc. Method and circuitry to determine temperature and/or state of health of a battery/cell
TWI474531B (zh) * 2012-10-22 2015-02-21 Dynapack Internat Technology Corp 電池充電方法
EP2736100B1 (de) * 2012-11-22 2017-06-21 Samsung SDI Co., Ltd. Elektronikeinheit mit Temperaturmesseinrichtung für ein Batteriesystem
US9077181B2 (en) * 2013-01-11 2015-07-07 GM Global Technology Operations LLC Battery section balancing methods and systems
US9035623B1 (en) * 2013-01-23 2015-05-19 Qnovo Inc. Monitor and control circuitry for charging a battery/cell, and methods of operating same
JP5983784B2 (ja) * 2013-02-06 2016-09-06 日本電気株式会社 蓄電装置及び劣化判定方法
US9365120B2 (en) * 2013-03-29 2016-06-14 Fca Us Llc Techniques for enhanced battery pack recharging
US9461492B1 (en) 2013-04-19 2016-10-04 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell using a charge-time parameter
CN104218628B (zh) * 2013-05-31 2017-03-01 上海汽车集团股份有限公司 蓄电池充电控制方法和基于该方法的汽车电子控制器
JP5798594B2 (ja) * 2013-06-18 2015-10-21 トヨタ自動車株式会社 充電制御装置
US9205750B2 (en) * 2013-07-23 2015-12-08 Ford Global Technologies, Llc Method to estimate battery open-circuit voltage based on transient resistive effects
US20150081237A1 (en) * 2013-09-19 2015-03-19 Seeo, Inc Data driven/physical hybrid model for soc determination in lithium batteries
EP2860842B1 (en) * 2013-10-11 2019-04-24 Dialog Semiconductor GmbH Method for charging a battery
JP6044512B2 (ja) * 2013-11-07 2016-12-14 株式会社デンソー 電池特性学習装置
KR20150054276A (ko) * 2013-11-11 2015-05-20 삼성에스디아이 주식회사 전기 자전거의 주행 제어 장치
EP3100337B1 (en) * 2014-01-27 2022-01-12 Otis Elevator Company Charge algorithm for battery propelled elevator
CN106063023A (zh) * 2014-02-23 2016-10-26 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 电池管理装置、移动电源和电池管理方法
US9455582B2 (en) 2014-03-07 2016-09-27 Apple Inc. Electronic device and charging device for electronic device
US9553465B2 (en) * 2014-04-21 2017-01-24 Palo Alto Research Center Incorporated Battery management based on internal optical sensing
US9853466B2 (en) * 2014-05-01 2017-12-26 Advanced Battery Management Systems, Llc Method and apparatus for fast charging Li based rechargable batteries
DE102014209252A1 (de) 2014-05-15 2015-11-19 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Management der elektrischen Stromversorgung in einem Kraftfahrzeug
US10574079B1 (en) 2014-06-20 2020-02-25 Qnovo Inc. Wireless charging techniques and circuitry for a battery
US10481210B2 (en) * 2014-07-14 2019-11-19 Ford Global Technologies, Llc Methods to determine battery cell voltage relaxation time based on cell usage history and temperature
US9917335B2 (en) 2014-08-28 2018-03-13 Apple Inc. Methods for determining and controlling battery expansion
US10090695B2 (en) * 2014-08-29 2018-10-02 Fairchild Semiconductor Corporation Optimized current pulse charging apparatus and method employing increasing clamp reference voltages and decreasing current pulses
US20160064960A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-03 Apple Inc. User-behavior-driven battery charging
CN105576306A (zh) * 2014-10-17 2016-05-11 东莞新能源科技有限公司 电池快速充电方法
US11079212B2 (en) * 2014-10-24 2021-08-03 Qnovo Inc. Circuitry and techniques for determining swelling of a battery/cell and adaptive charging circuitry and techniques based thereon
US10193366B2 (en) 2015-01-12 2019-01-29 Potential Difference, Inc. Rapid battery charging
US9991726B2 (en) 2015-01-12 2018-06-05 Potential Difference, Inc. Rapid battery charging
JP6478661B2 (ja) * 2015-01-29 2019-03-06 ルネサスエレクトロニクス株式会社 バッテリセルの電圧補正方法、バッテリ監視装置、半導体チップ及び車両
US9983266B2 (en) * 2015-03-30 2018-05-29 Eaton Intelligent Power Limited Apparatus and methods for battery monitoring using discharge pulse measurements
CN106546922A (zh) * 2015-09-23 2017-03-29 法拉第未来公司 用于确定电池参数的方法和装置
US10162401B1 (en) * 2015-09-29 2018-12-25 Amazon Technologies, Inc. Measuring battery degradation
JP2017073331A (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 株式会社デンソー 二次電池装置
US10322634B2 (en) * 2015-10-14 2019-06-18 Ford Global Technologies, Llc Estimating battery capacity in an electric vehicle
KR102502450B1 (ko) * 2015-11-02 2023-02-22 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
DE102015226318A1 (de) * 2015-12-21 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Ladegerät zum Laden eines Traktionsenergiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
KR102530220B1 (ko) * 2016-01-06 2023-05-09 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
EP3197006B1 (en) 2016-01-21 2021-06-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method of charging battery pack
US11322967B2 (en) * 2016-01-29 2022-05-03 Toyota Motor Europe Control device and method for discharging a rechargeable battery
TWI589094B (zh) * 2016-02-04 2017-06-21 Can regularly adjust the charging current value of the sine wave charging method
WO2017143544A1 (zh) * 2016-02-24 2017-08-31 战炜 用于终端设备的智能充电装置、终端设备及智能充电方法
WO2017148496A1 (en) * 2016-03-01 2017-09-08 Volvo Truck Corporation A method and system for controlling a current being fed to a battery pack
KR102547376B1 (ko) 2016-03-03 2023-06-26 삼성전자주식회사 전자 장치, 충전 제어 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체
US10345384B2 (en) 2016-03-03 2019-07-09 Battelle Energy Alliance, Llc Device, system, and method for measuring internal impedance of a test battery using frequency response
JP6330835B2 (ja) * 2016-03-10 2018-05-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
US10656233B2 (en) 2016-04-25 2020-05-19 Dynexus Technology, Inc. Method of calibrating impedance measurements of a battery
CN105870526A (zh) * 2016-06-23 2016-08-17 宁德新能源科技有限公司 电池充电方法
CN105932747B (zh) * 2016-06-24 2018-09-07 方耀增 一种蓄电池充电器及其充电方法
US11336107B2 (en) * 2016-07-13 2022-05-17 Sony Corporation Information processing device, information processing system, and charging method
US10509076B2 (en) * 2016-09-19 2019-12-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Battery performance monitoring
KR102667738B1 (ko) 2016-11-29 2024-05-22 삼성전자주식회사 배터리 밸런싱 방법 및 장치
US10322688B2 (en) 2016-12-30 2019-06-18 Textron Innovations Inc. Controlling electrical access to a lithium battery on a utility vehicle
CN107394294B (zh) * 2017-07-20 2018-09-04 浙江谷神能源科技股份有限公司 用于锂离子电池充放电的系统、控制装置以及相关方法
TWI633421B (zh) * 2017-09-25 2018-08-21 宏碁股份有限公司 電源管理系統以及方法
GB2569140B (en) * 2017-12-06 2020-06-03 Oxis Energy Ltd Battery management
CN111656644A (zh) * 2017-12-07 2020-09-11 雅扎米Ip私人有限公司 对电池充电的基于非线性伏安法的方法和实现该方法的快速充电系统
KR102516361B1 (ko) * 2017-12-07 2023-03-31 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법 및 장치
JP6935740B2 (ja) 2017-12-20 2021-09-15 トヨタ自動車株式会社 ソーラー発電制御装置及び制御方法
US20200119586A1 (en) * 2018-10-15 2020-04-16 Avigilon Corporation Wireless charging of depleted mobile device for access control
DE112019005568T5 (de) 2018-11-07 2021-08-05 Qnovo Inc. Adaptives Batterieladen
CN111293739B (zh) * 2018-12-10 2022-05-17 华为技术有限公司 一种充电方法及装置
KR102660349B1 (ko) * 2018-12-11 2024-04-24 현대자동차주식회사 배터리 충전 시스템 및 방법
US11054481B2 (en) 2019-03-19 2021-07-06 Battelle Energy Alliance, Llc Multispectral impedance determination under dynamic load conditions
FR3094796B1 (fr) * 2019-04-03 2021-08-06 Renault Sas Procédé d’initialisation de l’état de charge d’une batterie
US11472308B2 (en) 2019-04-05 2022-10-18 Oshkosh Corporation Electric concrete vehicle systems and methods
US12000902B2 (en) 2019-05-02 2024-06-04 Dynexus Technology, Inc. Multispectral impedance determination under dynamic load conditions
WO2020227821A1 (en) 2019-05-10 2020-11-19 Gbatteries Energy Canada Inc. Adaptive battery charging based on relaxation voltage measurements
US11287481B2 (en) 2019-06-05 2022-03-29 Xilectric, Inc. Methods and algorithms of cyclic coulometry
US10705152B1 (en) 2019-06-05 2020-07-07 Xilectric, Inc. Systems and apparatus of cyclic coulometry
US11177676B2 (en) 2019-06-25 2021-11-16 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for fast charging batteries using intermittent discharge pulses
WO2021072124A2 (en) 2019-10-11 2021-04-15 Oshkosh Corporation Energy management for hybrid fire fighting vehicle
DE102019133921A1 (de) 2019-12-11 2021-06-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren, Vorrichtung, System, Elektrofahrzeug, Computerprogramm und Speichermedium zum Laden oder Entladen einer Zelle eines elektrischen Energiespeichers
CN110854972B (zh) * 2020-01-09 2020-04-14 长兴太湖能谷科技有限公司 一种电芯充电方法、电池全生命周期充电方法和系统
CN110854460B (zh) * 2020-01-09 2020-04-14 长兴太湖能谷科技有限公司 一种电芯放电方法、电池全生命周期放电方法和系统
US11422102B2 (en) 2020-01-10 2022-08-23 Dynexus Technology, Inc. Multispectral impedance measurements across strings of interconnected cells
US11519969B2 (en) 2020-01-29 2022-12-06 Dynexus Technology, Inc. Cross spectral impedance assessment for cell qualification
US11489344B2 (en) 2020-03-10 2022-11-01 International Business Machines Corporation Altering battery charging rate based on physical activity
DE102020204744A1 (de) 2020-04-15 2021-10-21 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betrieb eines Batteriepacks und Batteriepack
CN114069744A (zh) * 2020-08-05 2022-02-18 北京小米移动软件有限公司 一种智能充电方法、装置及存储介质
CN111711254B (zh) * 2020-08-06 2020-11-24 苏州明纬科技有限公司 通用型充电装置及其充电方法
CN114114047B (zh) * 2020-08-25 2023-04-28 华为技术有限公司 电池故障检测方法和装置
CN112327171B (zh) * 2020-11-30 2021-11-09 同济大学 一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法
AT525948A1 (de) * 2022-03-02 2023-09-15 Avl Ditest Gmbh Verfahren und System zum Konditionieren eines Batteriemoduls
KR102530291B1 (ko) * 2022-05-04 2023-05-10 (주)케이엔씨 충전 장치
US11835583B1 (en) * 2022-05-11 2023-12-05 Univerza V Ljubljani Computer-implemented method for diagnosing states of a battery
US20240094302A1 (en) 2022-09-16 2024-03-21 Qnovo Inc. Methods and systems for mitigating battery defects
CN116707050B (zh) * 2022-09-28 2024-04-12 荣耀终端有限公司 充放电次数记录方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN115639480B (zh) * 2022-12-21 2023-03-21 中创新航科技股份有限公司 一种电池健康状态的检测方法及装置
CN117665597B (zh) * 2024-01-31 2024-04-12 云储新能源科技有限公司 一种锂电池ocv估值方法、系统、电子设备及介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6137265A (en) 1999-01-11 2000-10-24 Dell Usa, L.P. Adaptive fast charging of lithium-ion batteries
US20100060240A1 (en) 2006-11-06 2010-03-11 Commissariat A L'energie Atomique Method for managing charging of a rechargeable battery

Family Cites Families (142)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4680241A (en) 1983-11-29 1987-07-14 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Method for restoring the lost capacity of nickel batteries and batteries formed thereby
US4829225A (en) 1985-10-23 1989-05-09 Electronic Power Devices, Corp. Rapid battery charger, discharger and conditioner
US5410238A (en) 1990-07-13 1995-04-25 Hitachi Koki Co., Ltd. Rapid battery charger with slow charge mode at a low temperature
US6377028B1 (en) 1990-10-23 2002-04-23 Texas Instruments Incorporated System for charging monitoring batteries for a microprocessor based method
US5442274A (en) 1992-08-27 1995-08-15 Sanyo Electric Company, Ltd. Rechargeable battery charging method
US5500583A (en) 1993-04-19 1996-03-19 Buckley; James Methods for extending the cycle life of solid, secondary electrolytic cells during recharge of the electrolytic cells
JP3291402B2 (ja) 1994-10-20 2002-06-10 三洋電機株式会社 二次電池の充電方法
US5888665A (en) 1995-06-07 1999-03-30 California Institute Of Technology LaNi5 is-based metal hydride electrode in Ni-MH rechargeable cells
US5698964A (en) 1995-10-20 1997-12-16 Dell Usa, L.P. Adaptive power battery charging apparatus
US5747969A (en) 1995-11-21 1998-05-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of charging a rechargeable battery with pulses of a predetermined amount of charge
JPH09233725A (ja) 1996-02-20 1997-09-05 Brother Ind Ltd 急速充電回路
JP3439013B2 (ja) * 1996-02-29 2003-08-25 三洋電機株式会社 二次電池のパルス充電方法
US20030206021A1 (en) 1997-07-25 2003-11-06 Laletin William H. Method and apparatus for measuring and analyzing electrical or electrochemical systems
JP3580828B2 (ja) 1996-05-21 2004-10-27 松下電器産業株式会社 パルス充電方法及び充電装置
KR0173961B1 (ko) 1996-06-24 1999-05-01 김광호 모드변환형 배터리 충전장치
JP3911049B2 (ja) 1996-07-16 2007-05-09 ソニー株式会社 充電装置
US6097172A (en) 1996-08-15 2000-08-01 Advanced Charger Technology, Inc. Method and apparatus for determining when to terminate charging of a battery
US6040685A (en) 1996-08-16 2000-03-21 Total Battery Management, Inc. Energy transfer and equalization in rechargeable lithium batteries
US5900718A (en) 1996-08-16 1999-05-04 Total Battery Management, Battery charger and method of charging batteries
JP3415740B2 (ja) 1997-04-14 2003-06-09 本田技研工業株式会社 バッテリ充電装置
AUPO917297A0 (en) 1997-09-15 1997-10-09 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Charging of batteries
US6631293B2 (en) 1997-09-15 2003-10-07 Cardiac Pacemakers, Inc. Method for monitoring end of life for battery
US6094033A (en) 1998-10-02 2000-07-25 Georgia Tech Research Corporation Battery state of charge detector with rapid charging capability and method
US6043631A (en) 1998-01-02 2000-03-28 Total Battery Management, Inc. Battery charger and method of charging rechargeable batteries
US6074771A (en) 1998-02-06 2000-06-13 Igr Enterprises, Inc. Ceramic composite electrolytic device and method for manufacture thereof
US6835491B2 (en) 1998-04-02 2004-12-28 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Battery having a built-in controller
JP3598873B2 (ja) 1998-08-10 2004-12-08 トヨタ自動車株式会社 二次電池の状態判定方法及び状態判定装置、並びに二次電池の再生方法
EP1116315A4 (en) 1998-08-28 2002-08-07 Invensys Energy Systems Nz Ltd TECHNIQUE AND APPARATUS FOR MEASURING THE CHARGE OF A BATTERY AND PREDICTING THE REMAINING TIME BEFORE UNLOADING
EP0987555B1 (en) 1998-09-18 2003-11-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of and apparatus for measuring quantities indicating the state of a battery
US6532425B1 (en) 1998-09-18 2003-03-11 C&D Charter Holdings, Inc. Remote battery plant monitoring system
US6144187A (en) 1998-11-12 2000-11-07 Fairchild Semiconductor Corporation Power measurement for adaptive battery charger
US6313605B1 (en) 1998-12-08 2001-11-06 Total Battery Management, Inc. Battery charger and method of charging nickel based batteries
US6194867B1 (en) 1999-01-22 2001-02-27 Dell Usa, L.P. Adaptive multiple battery charging apparatus
GB2350686B (en) 1999-06-03 2004-01-07 Switchtec Power Systems Ltd Battery capacity measurement
US6366056B1 (en) 1999-06-08 2002-04-02 Enrev Corporation Battery charger for lithium based batteries
US6441585B1 (en) 1999-06-16 2002-08-27 Midtronics, Inc. Apparatus and method for testing rechargeable energy storage batteries
US6313607B1 (en) 1999-09-01 2001-11-06 Keith S. Champlin Method and apparatus for evaluating stored charge in an electrochemical cell or battery
US6737831B2 (en) 1999-09-01 2004-05-18 Keith S. Champlin Method and apparatus using a circuit model to evaluate cell/battery parameters
US6127804A (en) 1999-09-10 2000-10-03 Oglesbee; John Wendell Lithium ion charging means and method using ionic relaxation control
JP2001178011A (ja) 1999-12-10 2001-06-29 Toshiba Battery Co Ltd 二次電池装置
JP2001224138A (ja) 2000-02-07 2001-08-17 Hitachi Ltd 蓄電装置及び蓄電器の電圧検出方法
JP2001240326A (ja) 2000-02-28 2001-09-04 Mitsubishi Electric Corp エレベータの制御装置
CN1290208C (zh) 2000-03-07 2006-12-13 帝人株式会社 锂离子二次电池、隔膜、电池组和充电方法
US6215281B1 (en) 2000-03-16 2001-04-10 General Motors Corporation Method and apparatus for reducing battery charge time and energy consumption, as in a nickel metal hydride battery pack
DE10021161A1 (de) 2000-04-29 2001-10-31 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und der Belastbarkeit eines elektrischen Akkumulators
US6204634B1 (en) 2000-06-26 2001-03-20 The Aerospace Corporation Adaptive charging method for lithium-ion battery cells
AU2001290370A1 (en) 2000-09-04 2002-03-22 Invensys Energy Systems (Nz) Limited Battery monitoring network
WO2002021149A2 (en) 2000-09-04 2002-03-14 Invensys Energy Systems (Nz) Limited Battery monitoring
US20020075003A1 (en) 2000-11-15 2002-06-20 Enrev Power Solutions, Inc. Adaptive battery charging based on battery condition
US6259231B1 (en) 2000-11-16 2001-07-10 R G Technology Ventures, Llc Rapid battery charger
JP2004515044A (ja) 2000-11-30 2004-05-20 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 再充電可能なバッテリーの充電状態及び残り使用時間を予測する方法
US6630814B2 (en) 2000-12-19 2003-10-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for calibrating a rechargeable battery
US6841974B2 (en) * 2001-03-13 2005-01-11 Hdm Systems Corporation Battery charging method
US6441586B1 (en) 2001-03-23 2002-08-27 General Motors Corporation State of charge prediction method and apparatus for a battery
GB2392026B (en) 2001-05-14 2005-09-21 Invensys Energy Systems Stress management of battery recharge, and method of state of charge estimation
CN1531770B (zh) 2001-05-28 2011-02-02 第十充电电子技术费杰斯托斯凯斯克勒米公司 对具有非液体电解质的可充电电池进行充电的方法和设备
US7072871B1 (en) 2001-08-22 2006-07-04 Cadex Electronics Inc. Fuzzy logic method and apparatus for battery state of health determination
EP1425837B1 (en) 2001-09-14 2012-05-30 Ricoh Company, Ltd. Charging circuit for secondary battery
US7227336B1 (en) 2002-04-02 2007-06-05 Van Schalkwijk Walter A Lithium ion rapid charging system and method
US6646419B1 (en) 2002-05-15 2003-11-11 General Motors Corporation State of charge algorithm for lead-acid battery in a hybrid electric vehicle
US8188718B2 (en) * 2002-05-28 2012-05-29 Advanced Battery Management, Llc Method and apparatus for a remote battery charger with a self contained power source
AU2003233087A1 (en) 2002-06-14 2003-12-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Charger for rechargeable batteries
US7005830B2 (en) 2002-06-17 2006-02-28 Enerdel, Inc. Rechargeable battery pack with adaptive regenerative energy control and method thereof
JP2004079316A (ja) 2002-08-15 2004-03-11 Nisshinbo Ind Inc 急速充電電池用充電システム
EP1391961B1 (en) 2002-08-19 2006-03-29 Luxon Energy Devices Corporation Battery with built-in load leveling
US6707272B1 (en) * 2002-11-22 2004-03-16 Motorola, Inc. Pulse charging circuit and method
US6832171B2 (en) 2002-12-29 2004-12-14 Texas Instruments Incorporated Circuit and method for determining battery impedance increase with aging
US6892148B2 (en) 2002-12-29 2005-05-10 Texas Instruments Incorporated Circuit and method for measurement of battery capacity fade
US6789026B2 (en) 2002-12-29 2004-09-07 Texas Instruments Incorporated Circuit and method for monitoring battery state of charge
US7324902B2 (en) 2003-02-18 2008-01-29 General Motors Corporation Method and apparatus for generalized recursive least-squares process for battery state of charge and state of health
US6833686B2 (en) 2003-02-21 2004-12-21 Research In Motion Limited Circuit and method of operation for an adaptive charge rate power supply
US7245107B2 (en) 2003-05-09 2007-07-17 Enerdel, Inc. System and method for battery charge control based on a cycle life parameter
US7402980B2 (en) 2003-06-06 2008-07-22 Eaton Power Quality Company Methods apparatus and computer program products for battery monitoring using predetermined battery discharge characteristics
WO2005015252A1 (ja) 2003-06-27 2005-02-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. 蓄電池の劣化判定方法、二次電池の内部インピーダンス測定方法、二次電池の内部インピーダンス測定装置、二次電池劣化判定装置及び電源システム
US7199557B2 (en) 2003-07-01 2007-04-03 Eaton Power Quality Company Apparatus, methods and computer program products for estimation of battery reserve life using adaptively modified state of health indicator-based reserve life models
JP4038456B2 (ja) 2003-08-25 2008-01-23 株式会社豊田中央研究所 電池特性検出方法
US7646171B2 (en) 2004-01-06 2010-01-12 Sion Power Corporation Methods of charging lithium sulfur cells
JP4843936B2 (ja) 2004-01-20 2011-12-21 ソニー株式会社 二次電池およびその充放電方法
US20050156577A1 (en) 2004-01-21 2005-07-21 Henry Sully Method for charge control for extending Li-Ion battery life
DE102004005478B4 (de) 2004-02-04 2010-01-21 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen für elektrische Zustände einer Speicherbatterie und Überwachungseinrichtung hierzu
JP3979397B2 (ja) 2004-03-04 2007-09-19 ソニー株式会社 二次電池の充電方法及び装置
MXPA06011390A (es) * 2004-04-06 2007-06-19 Cobasys Llc Estimador del estado de carga de bateria.
US7248023B2 (en) 2004-04-22 2007-07-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Charger for lithium secondary battery and electronic apparatus including charger
US7446509B2 (en) 2004-05-08 2008-11-04 Gem Power, Llc Intelligent battery charging system
US20050264263A1 (en) * 2004-06-01 2005-12-01 Tsenter Boris I Methods of charging, equalizing, and controlling Li-based batteries
US20060001406A1 (en) 2004-07-01 2006-01-05 Stefan Matan Power extractor circuit
JP5068660B2 (ja) 2004-10-29 2012-11-07 メドトロニック，インコーポレイテッド リチウムイオン電池を充電する方法
JP5058814B2 (ja) 2004-11-29 2012-10-24 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーの状態及びパラメーターの推定システム及び方法
TWI283097B (en) 2004-12-31 2007-06-21 Jason Auto Technology Co Ltd Method and device for battery charger and diagnosis with detectable battery energy barrier
US7436150B2 (en) 2005-04-04 2008-10-14 Aerovironment Inc. Energy storage apparatus having a power processing unit
EP1897197A2 (en) 2005-06-10 2008-03-12 Agere Systems Inc. Multi-threshold charging of a rechargeable battery
US20100148731A1 (en) 2005-06-30 2010-06-17 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Method and charger for boost charging a chargeable battery on the basis of a physical model
US7595611B2 (en) 2005-08-03 2009-09-29 California Institute Of Technology Electrochemical thermodynamic measurement system
CN102129039B (zh) 2005-09-16 2013-01-16 古河电气工业株式会社 二次电池劣化判定方法、二次电池劣化判定装置、及电源系统
US7567086B2 (en) 2005-12-09 2009-07-28 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and article of manufacture for monitoring state of health of an electrical energy storage device
JP4532416B2 (ja) 2006-01-12 2010-08-25 古河電気工業株式会社 バッテリ放電能力判定方法、バッテリ放電能力判定装置、及び電源システム
EP1814206A1 (en) 2006-01-27 2007-08-01 Berner Fachhochschule Hochschule für Technik und Architektur Biel Battery balancing apparatus
US8120324B2 (en) 2006-02-27 2012-02-21 Advanced Battery Management, Llc Method and apparatus to provide battery rejuvenation at or near resonance
JP2007252116A (ja) 2006-03-16 2007-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd パルス充電装置
US7605591B2 (en) 2006-03-28 2009-10-20 Gem Power, Llc State of health recognition of secondary batteries
US8427166B2 (en) 2006-03-28 2013-04-23 Gem Power, Llc State of health recognition of secondary batteries
JP4461114B2 (ja) 2006-03-30 2010-05-12 株式会社東芝 組電池システム、組電池の充電方法及び充電式掃除機
US7675293B2 (en) 2006-05-04 2010-03-09 Battelle Energy Alliance, Llc Method and apparatus for in-situ characterization of energy storage and energy conversion devices
WO2007141876A1 (ja) 2006-06-09 2007-12-13 The Furukawa Electric Co., Ltd. 電池の劣化状態判定方法，劣化判定装置及び電源システム
US7726975B2 (en) 2006-06-28 2010-06-01 Robert Bosch Gmbh Lithium reservoir system and method for rechargeable lithium ion batteries
JP4265629B2 (ja) 2006-08-01 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 二次電池の充放電制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両
EP1912163B1 (en) 2006-10-12 2012-08-29 Royal Tag SA Electronic identifier for cosmetic products and perfumes
KR100908716B1 (ko) 2007-03-02 2009-07-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
US7570015B2 (en) 2007-03-09 2009-08-04 International Business Machines Corporation Conditional battery charging system
US20080238357A1 (en) 2007-03-26 2008-10-02 Bourilkov Jordan T Ultra fast battery charger with battery sensing
US7656128B2 (en) 2007-04-12 2010-02-02 Canadus Power Systems, Llc System and method for charging and pulsating batteries
CN101291079B (zh) 2007-04-18 2010-10-13 深圳市盈基实业有限公司 自适应电池充电电路
US7928735B2 (en) 2007-07-23 2011-04-19 Yung-Sheng Huang Battery performance monitor
US7772804B2 (en) 2007-08-06 2010-08-10 General Electric Company Method and apparatus for determining the health of an energy storage system
US7761389B2 (en) 2007-08-23 2010-07-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for anomaly prediction of battery parasitic load
EP2207236A4 (en) 2007-10-05 2011-12-28 Panasonic Corp METHOD AND CIRCUIT FOR CONTROLLING SECONDARY CELL LOAD
EP2083496A3 (en) 2008-01-28 2013-01-09 Texas Instruments Deutschland Gmbh Charging system
US8575896B2 (en) 2008-02-15 2013-11-05 Apple Inc. Parallel battery architecture with shared bidirectional converter
US8138720B2 (en) 2008-02-26 2012-03-20 Afs Trinity Power Corporation System and method for dual energy storage management
US8754611B2 (en) 2008-04-11 2014-06-17 Apple Inc. Diffusion-limited adaptive battery charging
US9331513B2 (en) 2008-04-11 2016-05-03 Apple Inc. Adaptive surface concentration battery charging
US8624560B2 (en) 2008-04-11 2014-01-07 Apple Inc. Controlling battery charging based on current, voltage and temperature
US8040106B2 (en) 2008-05-29 2011-10-18 Honda Motor Co., Ltd. Method of controlling battery charging
US8855956B2 (en) 2008-06-05 2014-10-07 A123 Systems Llc Method and system for determining state of charge of an energy delivery device
US7919966B2 (en) 2008-09-23 2011-04-05 Honda Motor Co., Ltd. Method of estimating surface ion density
JP5519138B2 (ja) 2008-10-07 2014-06-11 株式会社マキタ 充電装置
US20100164437A1 (en) 2008-10-24 2010-07-01 Mckinley Joseph P Battery formation and charging system and method
CN201319516Y (zh) 2008-11-26 2009-09-30 广州西格美信电子科技有限公司 用于移动设备的自适应外挂电池
US20100295550A1 (en) 2009-02-20 2010-11-25 National Semiconductor Corporation Adaptive energy management terminal for a battery
JP5593849B2 (ja) 2009-06-12 2014-09-24 日産自動車株式会社 組電池の監視装置
US20110037439A1 (en) 2009-08-17 2011-02-17 Apple Inc. Increasing energy density in rechargeable lithium battery cells
US8415926B2 (en) 2009-10-19 2013-04-09 Apple Inc. In-situ battery health detector and end-of-life indicator
US8791669B2 (en) 2010-06-24 2014-07-29 Qnovo Inc. Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
US10067198B2 (en) 2010-05-21 2018-09-04 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell using the state of health thereof
US8970178B2 (en) 2010-06-24 2015-03-03 Qnovo Inc. Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
US9142994B2 (en) 2012-09-25 2015-09-22 Qnovo, Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
WO2011146783A1 (en) 2010-05-21 2011-11-24 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
CN202042572U (zh) 2010-07-30 2011-11-16 比亚迪股份有限公司 一种电池的加热电路
US20120310565A1 (en) 2011-05-31 2012-12-06 Laszlo Redey Apparatus and method for determining battery/cell's performance, age, and health
US9128162B2 (en) 2012-09-19 2015-09-08 Apple Inc. Estimating state of charge (SOC) and uncertainty from relaxing voltage measurements in a battery
US9063018B1 (en) 2012-10-22 2015-06-23 Qnovo Inc. Method and circuitry to determine temperature and/or state of health of a battery/cell
US9035623B1 (en) 2013-01-23 2015-05-19 Qnovo Inc. Monitor and control circuitry for charging a battery/cell, and methods of operating same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6137265A (en) 1999-01-11 2000-10-24 Dell Usa, L.P. Adaptive fast charging of lithium-ion batteries
US20100060240A1 (en) 2006-11-06 2010-03-11 Commissariat A L'energie Atomique Method for managing charging of a rechargeable battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11728525B2 (en) 2010-05-21 2023-08-15 Qnovo Inc. Battery adaptive charging
US11791647B2 (en) 2010-05-21 2023-10-17 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US11940500B1 (en) 2017-08-15 2024-03-26 Qnovo Inc. Method of detecting metal plating in intercalation cells

Also Published As

Publication number Publication date
US20110285356A1 (en) 2011-11-24
US8638070B2 (en) 2014-01-28
WO2011146783A1 (en) 2011-11-24
US9385555B2 (en) 2016-07-05
CN102906961A (zh) 2013-01-30
US9373972B2 (en) 2016-06-21
US20140139192A1 (en) 2014-05-22
KR20130120378A (ko) 2013-11-04
CN102906961B (zh) 2016-01-13
US20150380957A1 (en) 2015-12-31
US20150155734A1 (en) 2015-06-04
US8975874B2 (en) 2015-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101802000B1 (ko) 배터리/셀을 적응적으로 충전하는 방법 및 회로
US10128678B2 (en) Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US11063459B2 (en) Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US9702940B2 (en) Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
US10067198B2 (en) Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell using the state of health thereof
US9791513B2 (en) Method and circuitry to adjust, correct and/or compensate an SOC of a battery based on relaxation time thereof
US9500713B1 (en) Circuitry and techniques for determining an SOC of a battery/cell having a silicon-based anode and a fuel gauge therefor
US20210296908A1 (en) Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
CN113075558B (zh) 一种电池soc估算方法、装置及系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant